Elektron og alfapartikkel mellom ladde plater i magnetfelt

Del 2, alle hjelpemidler

Elektron og alfapartikkel mellom ladde plater i magnetfelt

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

Partikler sendes inn mellom to parallelle plater med motsatt ladning som vist på figuren. I området mellom platene er det også et homogent magnetisk felt.

Elektron på vei inn mellom en negativ og en positiv plate

Et elektron med farten 3,0⋅105 m/s går rettlinjet gjennom området.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Tegn en figur som viser retningen til begge feltene og de elektriske og magnetiske kreftene som virker på elektronet når det er inne i området.

Den elektriske kraften som virker på elektronet, er Fe=9,6⋅10−15 N.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Regn ut den magnetiske flukstettheten i området.

En α-partikkel kommer inn i området med samme fart og retning som elektronet i oppgave a.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvor store er de elektriske og magnetiske kreftene som virker på α-partikkelen?

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vil α-partikkelen også gå rettlinjet gjennom området?

Et elektron kommer inn i området med en annen fart enn elektronet i a. Da blir det avbøyd slik figuren viser.

Elektron avbøyd fra A til B mellom platene

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Hvordan endrer den magnetiske og elektriske kraften seg fra A til B? Du skal ikke gjøre utregninger.

Fasit

Se figur: E→ peker fra den positive mot den negative plata, B→ peker inn i arket, F→e virker mot den positive plata og F→B mot den negative plata, og kreftene er like store.

B=0,20 T

Fe=FB=1,9⋅10−14 N

Ja. Begge kreftene blir dobbelt så store og snur retning, så de er fortsatt like store og motsatt rettet.

Den elektriske kraften er konstant. Den magnetiske kraften øker fordi farten øker, og retningen dreier slik at den hele tiden er vinkelrett på fartsretningen.

LøsningsforslagKI-generert

Det elektriske feltet peker fra den positive mot den negative plata, altså oppover på figuren. Elektronet har negativ ladning, så den elektriske kraften F→e=qE→ peker motsatt vei av feltet, nedover mot den positive plata.

Elektronet går rettlinjet med konstant fart, så kraftsummen er null (tyngden er neglisjerbar). Den magnetiske kraften må derfor være like stor som den elektriske kraften og peke oppover.

Elektronet beveger seg mot venstre. Det svarer til en positiv strøm mot høyre. Med høyrehåndsregelen for kraft på en strøm: strøm mot høyre og kraft oppover krever at magnetfeltet peker inn i arket.

Elektronet mellom platene: E-feltet peker oppover, B-feltet inn i arket, den elektriske kraften nedover og den magnetiske kraften oppover

Kreftene er like store:

FB=Fe⇒evB=Fe
B=Feev=9,6⋅10−15 N1,60⋅10−19 C⋅3,0⋅105 m/s=0,20 T

En α-partikkel er en heliumkjerne med ladningen q=2e. Feltene er de samme og farten er den samme, så begge kreftene blir dobbelt så store som for elektronet:

Fe=2eE=2⋅9,6⋅10−15 N=1,9⋅10−14 N
FB=2evB=2⋅1,60⋅10−19 C⋅3,0⋅105 m/s⋅0,20 T=1,9⋅10−14 N

Begge kreftene er 1,9⋅10−14 N.

α-partikkelen er positiv. Den elektriske kraften peker da langs feltet, oppover mot den negative plata. Den magnetiske kraften snur også retning i forhold til elektronet og peker nedover.

Kreftene er like store og motsatt rettet, så kraftsummen er null (tyngden er fortsatt neglisjerbar). Ja, α-partikkelen går rettlinjet gjennom området.

Generelt går en partikkel rettlinjet når qE=qvB, altså når v=E/B. Betingelsen er uavhengig av både ladning og masse, så oppsettet fungerer som et fartsfilter.

Elektronet bøyes av mot den positive plata. Da er den elektriske kraften større enn den magnetiske kraften, så elektronet må ha lavere fart enn 3,0⋅105 m/s når det kommer inn.

  • Elektrisk kraft: Feltet mellom platene er homogent, så Fe=eE er like stor og har samme retning (mot den positive plata) hele veien fra A til B.
  • Magnetisk kraft: Elektronet beveger seg mot den positive plata, altså i samme retning som den elektriske kraften. Den elektriske kraften gjør da positivt arbeid, så farten øker. Den magnetiske kraften gjør ikke arbeid, fordi den alltid er vinkelrett på farten. Siden FB=evB, øker den magnetiske kraften fra A til B. Retningen dreier også: kraften er hele tiden vinkelrett på banen, så når banen bøyer nedover mot venstre, får kraften en komponent mot venstre i tillegg til komponenten oppover.

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 V2020. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Faktavedlegg · Formelvedlegg

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