Elektron im Magnetfeld

Thomma32 · Gast

Meine Frage:
Hallo zusammen, ich habe eine kurze Frage, sollte eigentlich ganz einfach sein, bin auch "nur" Maschinenbauer, bin also mit der Materie nicht so vertieft vertraut.

Hoffe trotzdem auf Hilfe:

Ein Elektron bewegt sich mit v = 10 ^ 6 m/s in einem homogenen Magnetfeld B = 1 T.

(Das Elektron bewegt sich auf der Skizze von "Links nach Rechts", das Magnetfeld geht in die Papierebene hinein)

a) Dreht es sich im Uhrzeigersinn oder dagegen.
b) Wie groß ist der Radius des Kreises
c) Das bewegte Elektron stellt einen Kreisstrom I dar. Wie groß ist dieser?
d) Der Kreisstrom entspricht einem magnet. Dipolmoment µ. Wie groß ist dieses?

Meine Ideen:
a) Ich würde sagen, dass nach "Rechter Hand Regel" das Elektron im Uhrzeigersinn dreht, da die Lorentzkraft "nach unten" wirkt und somit eine Drehung im Uhrzeigersinn entsteht.

b) Für den Radius würde ich Zentripetalkraft und Lorentzkraft gleichsetzen und nach R lösen.

c) Hier wirds knifflig. Ich weiß nicht was ich für einen Ansatz verwenden soll. Allgemein ist der Strom ja die Zeitliche Ableitung der Ladung. Auch könnte man ja über die Stromdichte mit dem eingeschlossenen Kreis argumentieren? Ich weiß es nicht.

d) Hier würde ich dann µ = I * A setzen und den gefundenen Kreisstrom mit der Fläche des beschriebenen Kreises multiplizieren.

Besten Dank schon mal für eure Hilfen (v. a. für Aufgabe c)) und für die Korrektur, falls ich irgendwo falsch liege.

Grüsse,

Tom

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi

also b ist schonmal korrekt!

Daraus folgt r:

Bei c sollst du doch einfach nur die Stromstärke I bestimmen, oder nicht?

Wie ist denn die magnetische Flussdichte oder auch magnetische Induktion genannt definiert?

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

a) Wenn das Magnetfeld senkrecht nach unten zeigt, dann kann die Lorenzkraft ja nicht auch noch nach unten zeigen! Es müsste dann aber auch die linke-Hand-Regel sein, damit sich das Elektron im Uhrzeigersinn dreht!

Bei Elektronen nimmt man immer die Linke-Hand-Regel, bei positiven Ladungsträgern immer die Rechte-Hand-Regel.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Es geht hier noch nicht einmal um die Stromdichte, sondern ganz einfach um den Strom.

Tipp: Wie ist der Strom allgemein definiert? Nimm diese Definition und setze die bekannten bzw. bereits errechneten Größen ein.

Planck, bitte, verwirr' den Fragesteller nicht. Er hat alles richtig gemacht. Und Du solltest erstmal lesen, bevor Du Kommentare abgibst.

Wiesel · Anmeldungsdatum: 12.01.2011 Beiträge: 23 Wohnort: Dresden

Sonneborn · Gast

ich denk ja dass planck satire ist

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Thomma32 · Gast

Wow, vielen Dank schon mal für die vielen Antworten. Tolles Forum!

Zu a) Ja es ist natürlich die Linke-Hand-Regel für Elektronen, aber ich habe es einfach als "Rechte-Hand machen und die Elektronen fliegen in die andere Richtung" gelernt, deswegen habe ich Rechte-Hand-Regel geschrieben.

Wenn mein Daumen in Bewegungsrichtung zeigt und mein Zeigerfinger "ins Papier" dann geht mein Mittelfinger nach unten, so bin ich auf den Uhrzeigersinn gekommen.

Das b) stimmt freut mich smile

Allerdings bin ich bei c) immer noch nicht ganz schlüssig.

Ich habe die Ladung vom Elektron, die sich auf der Kreisbahn bewegt.

Muss ich jetzt quasi die Umlaufzeit berechnen und dann ausrechnen, wie viel Ladungen pro Sekunde an einem fiktiven Detektor vorbeikommen die dann als Strom aufgefasst werden?

Ich find das ganze noch irgendwie "schwamming" bzw. fühl mich nicht wohl smile

Besten Dank auf jeden Fall nochmal und ich freue mich auf weitere Antworten.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

@Thomma32
Wie der Markus schon gesagt hat, es ist vollkommen richtig, was Du bzgl. c) vorhast. Ich wolllte mit meinem Hinweis auf die Stromdefinition, nämlich I=Q/t, Dich nur darauf bringen. dermarkus hat das noch mit schöneren Worten erklärt. Allerdings befürchte ich, dass Du die Umlaufzeit numerisch ausrechnen willst. Das solltest Du nicht. Wenn Du alle interessierenden Größen erstmal allgemein bestimmst, also nur mit Hilfe der Symbole, und das dann einsetzt, wirst Du sehen, was sich alles rauskürzt. Das siehst du nicht, wenn Du jede einzelne Größe numerisch berechnest und Dich dabei tot rechnest.

Thomma32 · Gast

Ich versuch mal:

Jetzt habe ich dann als Strom: I = q / T?

Oder mach ich einen Denkfehler?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Thomma32 · Gast

q als die Ladung des Elektrons.

Ich bin mir nicht sicher ob diese Formel dann so stimmt.

Ich hab mir überlegt, wenn T sagen wir 0,5 Sekunden ist, dann kommt das Elektron 2 mal pro Sekunde am "Detektor" vorbei, also ist Q / t = 2 q / s

Also ist I = q / T.

Stimmt das soweit?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden, das stimmt soweit smile