Elektron mellom plater med kraftsum parallell med farten

Del 2, alle hjelpemidler

Elektron mellom plater med kraftsum parallell med farten

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Et elektron sendes inn med en horisontal startfart v=1,30⋅107 m/s midt mellom to horisontale plater. Da er avstanden fra elektronet til den nederste platen y=4,0 cm. Det er et homogent elektrisk felt med feltstyrke E1 mellom platene. Retning på feltet er loddrett oppover. Se bort fra gravitasjonsfeltet i hele oppgaven.

Elektronet beveger seg en avstand x=7,5 cm i horisontal retning før det treffer den nederste plata.

Elektron sendt horisontalt inn mellom plater med feltet E1 oppover, og treffer nederste plate etter x = 7,5 cm

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem absoluttverdien til

akselerasjonen til elektronet når det beveger seg mellom platene

den elektriske feltstyrken E1

Den elektriske feltstyrken endres til E2=25000 V/m. Det settes også opp et homogent magnetfelt med flukstetthet B og retning ut av papiret mellom platene.

Et nytt elektron sendes inn mellom platene. Når elektronet er i posisjonen vist i figuren til høyre, er absoluttverdien til farten v=1,30⋅107 m/s og retningen α=45° med horisontalen. I denne posisjonen har kraftsummen på elektronet samme retning som farten.

Elektron mellom plater med feltet E2 oppover og magnetfeltet B ut av papiret, med fart v i vinkel alfa under horisontalen

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn kreftene som virker på elektronet når det er i posisjonen vist i figuren.

Bestem størrelsene på kreftene som virker på elektronet når det er i posisjonen vist i figuren.

Bestem absoluttverdien til B.

Fasit

1) a=2,4⋅1015 m/s2 2) E1=1,4⋅104 V/m

1) Se kraftdiagram: elektrisk kraft loddrett nedover og magnetisk kraft vinkelrett på farten, skrått opp mot høyre. 2) Fe=4,0⋅10−15 N og Fm=2,8⋅10−15 N 3) B=1,4⋅10−3 T

LøsningsforslagKI-generert

Den eneste kraften på elektronet er den elektriske kraften. Feltet peker oppover, og elektronet har negativ ladning, så kraften og akselerasjonen peker loddrett nedover. Horisontalt virker ingen kraft, så den horisontale farten er konstant. Tiden elektronet bruker før det treffer plata, er

t=xv=0,075 m1,30⋅107 m/s=5,77⋅10−9 s

Loddrett starter elektronet uten fart og har konstant akselerasjon, så y=12at2:

a=2yt2=2⋅0,040 m(5,77⋅10−9 s)2=2,4⋅1015 m/s2

Newtons 2. lov med F=eE1 gir

E1=meae=9,109⋅10−31 kg⋅2,40⋅1015 m/s21,602⋅10−19 C=1,4⋅104 V/m

Når vi ser bort fra gravitasjonen, virker to krefter på elektronet:

  • Den elektriske kraften F→e er motsatt av feltet E→2, siden elektronet er negativt. Den peker loddrett nedover.
  • Den magnetiske kraften F→m=qv→×B→ står vinkelrett på farten. For en positiv ladning med fart skrått ned mot høyre og B→ ut av papiret gir høyrehåndsregelen en kraft skrått ned mot venstre. Elektronet er negativt, så kraften peker motsatt vei: skrått opp mot høyre, 45° over horisontalen.

Kraftdiagram for elektronet: elektrisk kraft loddrett nedover, magnetisk kraft vinkelrett på farten skrått opp mot høyre, og kraftsummen langs farten

Den elektriske kraften:

Fe=eE2=1,602⋅10−19 C⋅25000 V/m=4,0⋅10−15 N

Kraftsummen skal peke langs farten. Da må kraftsummen vinkelrett på farten være null. Den magnetiske kraften er i sin helhet vinkelrett på farten, og vinkelen mellom F→e (loddrett) og normalen til fartsretningen er 45°. Komponenten av den elektriske kraften vinkelrett på farten er derfor Fecos⁡45°, og den må den magnetiske kraften oppveie:

Fm=Fecos⁡45°=4,005⋅10−15 N⋅cos⁡45°=2,8⋅10−15 N

Kraftsummen blir komponenten av F→e langs farten, ΣF=Fesin⁡45°=2,8⋅10−15 N.

Farten er vinkelrett på magnetfeltet, så Fm=evB:

B=Fmev=2,832⋅10−15 N1,602⋅10−19 C⋅1,30⋅107 m/s=1,4⋅10−3 T

Tilsvarende uttrykt med feltstørrelsene: B=E2cos⁡45°v=1,36 mT.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 7 poeng

3 poeng

1) 1 poeng: Tar utgangspunkt i riktige formler.
2) HUSK: Det trekkes ikke for følgefeil.

4 poeng

1) 0,5 poeng: Riktig retning på begge kreftene, men feil størrelsesforhold.
2) 1 poeng for hver størrelse.
3) HUSK: Det trekkes ikke for følgefeil.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i fysikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.
Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Fysikk 2 V2026. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Faktavedlegg · Formelvedlegg · Programmeringsvedlegg

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt