Kopperioner i fartsfilter og massespektrograf
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
I en massespektrograf blir -ioner sendt gjennom et fartsfilter der det er et elektrisk felt med feltstyrke og et magnetisk felt med flukstetthet , som begge står vinkelrett på fartsretningen. Styrken på det magnetiske feltet er . Ionene med farten går rettlinjet gjennom filteret og kommer ut til høyre i et område hvor bare det magnetiske feltet virker. I dette området fortsetter ionene i en halvsirkel med radien .

Hvilken retning har det magnetiske feltet og det elektriske feltet når ionene følger banen som er vist i figuren ovenfor?
Hvor stor er den magnetiske kraften som virker på ionene som går rett fram i fartsfilteret?
Hvor stor er den elektriske feltstyrken i fartsfilteret?
Massen til en kopperisotop er .
Bestem baneradien til isotopen dersom den blir ionisert til og sendt inn i massespektrografen med farten .
Fasit
peker ut av papirplanet, og peker oppover i papirplanet (vinkelrett på fartsretningen).
LøsningsforslagKI-generert
-ionene er positive. I området med bare magnetfelt bøyer banen nedover i en halvsirkel, så den magnetiske kraften peker nedover mot sentrum av sirkelen i det øyeblikket ionene kommer inn. Kraften på en positiv ladning er . Med farten mot høyre og kraften nedover gir høyrehåndsregelen at må peke ut av papirplanet.
Magnetfeltet i fartsfilteret har samme retning, så også der virker den magnetiske kraften nedover. Skal ionene gå rett fram, må den elektriske kraften peke oppover og være like stor. For en positiv ladning har den elektriske kraften samme retning som feltet, så peker oppover i papirplanet.
Hvert ion har ladningen . Farten står vinkelrett på magnetfeltet:
Ionene går rettlinjet med konstant fart, så kraftsummen er null. Den elektriske og den magnetiske kraften er like store:
Legg merke til at ladningen faller bort: fartsfilteret slipper gjennom alle ioner med farten , uansett masse og ladning.
Isotopen har farten og slipper derfor gjennom fartsfilteret. I området med bare magnetfelt er den magnetiske kraften hele tiden vinkelrett på farten, så ionet får jevn sirkelbevegelse der den magnetiske kraften er sentripetalkraften:
Vedlegg
Vedleggene i oppgavesettet til Fysikk 2 H2022. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).
Åpne på egen side: Faktavedlegg · Formelvedlegg