Übungen zur Physik für Chemiker II

R. Mitdank; M. Gensler; S. Buchholz

Aufgaben zur 5. Übung am 14.05.12

Lorentzkraft

17. Lorentzkraft

Eine Ladung q = -3,64 nC bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von . Berechnen Sie die Kraft, die folgende Magnetfelder auf das Teilchen ausüben:

a) , b) , c) und d) .

18. Energiefilter

Ein Magnetfeld von B = 5 ^.10^-4 T ist senkrecht zu einem elektrischen Feld von E = 1000 V/m orientiert. Ein Elektron tritt senkrecht zu beiden Feldrichtungen in die Feldkombination ein. Welche Energie muss das Elektron haben, damit es durch die Feldkombination nicht abgelenkt wird?

19. Massenspektrometer

Es gibt zwei stabile Chlorisotope ³⁵Cl und ³⁷Cl, deren natürliche Häufigkeit 76% bzw. 24% beträgt. Eine natürliche Mischung einfach ionisierter Chlormoleküle in der Gasphase soll mit Hilfe eines Massenspektrometers in die Isotopenanteile getrennt werden. Das Spektrometer arbeitet mit einer Magnetfeldstärke von 1,2 T.

Die Ionen laufen im Magnetfeld auf einer halbkreisförmigen Bahn. Vor dem Eintritt in das Magnetfeld werden die Ionen durch eine Spannung U beschleunigt. Welche Beschleunigungsspannung muss mindestens anliegen, damit die räumliche Trennung der Isotope 1,4 cm beträgt?

20. Zyklotron

Ein Alphateilchen (Ladung +2e, Masse m = 6,65^.10^-27 kg) bewegt sich in einem Magnetfeld von 1 T auf einer Kreisbahn mit einem Radius von 0,5 m. Berechnen Sie

a) die Periode,

b) den Betrag der Geschwindigkeit und

c) die kinetische Energie des Teilchens in Elektronenvolt.