elektr. & magnet. Feld: 1 e- fliegt hindurch, was passie

bonobo · Gast

Wir versuchen uns gerade die folgende Vorbereitungsaufgabe zu erklären:

Erläutern Sie, warum sich der Betrag d. Geschwindigkeit eines Eletrons beim Durchlaufen eines elektr. Feldes verändert, dies aber beim Durchlaufen eines Magnetfeldes nicht der Fall ist.

Kann uns jemand eine andere Sicht auf das Ganze ermöglichen, was den Unterschied zw. elektr. & magnetischen Feldlinien zugänglicher macht?

Bis bald.

Gast

Ich glaub wir haben es: Die Seitliche Beschleunigung, die das Elektron zwischen den Kondensatorplatten erfährt, wird kombiniert mit der ursprünglich gleichförmigen Bewegung des Elektrons, woraus eine Resultierende entsteht, die schließlich größer sein muss als die Eingangsgeschwindigkeit.

Das verwirrt aber, wenn man zusätzlich berücksichtigt, dass beide Bewegungen Senkrecht zueinander gezeichnet werden, aber gleichzeitig sagen soll, dass die elektrische Kraft parallel zur Strecke ist. Im Gegensatz dazu wirkt die Lorentzkraft, wie vorgegebene Gleise für das Elektron und ohne die Geschwindigkeit zu beeinflussen, also eigentlich ja parallel. Man soll aber sagen, dass die Lorentzkraft senkrecht auf die Strecke wirkt ??!!!??! *ähm*hilfe*verwirrt*

eman · Gast

So ungefähr: Eine Ladung wird im el. Feld immer nur in Richtung der Feldlinien beschleunigt,
und das unabhägig von ihrer sonstigen Bewegungsrichtung, dadurch ändert sich der Betrag der
Geschwindigkeit. Ganz anders ist das bei einer Ladung im Magnetfeld, hier hängt die Kraft
auf die Ladung nur vom Produkt aus Geschwindigkeit und Flussdichte des Magnetfeldes ab, und
sie wirkt immer genau senkrecht zu Bewegungsrichtung und Feldrichtung. Dadurch gibt es keine
Komponente, die parallel zur Bewegung wäre, und damit auch keine Wirkung auf den Betrag der
Geschwindigkeit, sondern nur auf ihre Richtung. Auf eine ruhende Ladung wirkt hier keine Kraft,
ganz im Gegensatz zum elektrischen Feld, wo sie immer wirkt und die Geschwindigkeit ändert.

Bonobo · Gast

[quote="eman"]So ungefähr: Eine Ladung wird im el. Feld immer nur in Richtung der Feldlinien beschleunigt,
und das unabhägig von ihrer sonstigen Bewegungsrichtung, dadurch ändert sich der Betrag der
Geschwindigkeit. quote]

O.k. Je näher die Ladung an die ungleichnamige Platte herannaht, desto stärker wird auch die Feldstärke, dementsprechend steigt die Geschwindigkeit exponentiell bis zum auftreffen bzw. vorbei"rauschen" an. Somit muss sich die Geschwindigkeit ändern.
Bei Magneten wirkt lediglich die Lorentzkraft in vertikaler Richtung zum Magnetfeldrichtung. Da die Pole keine Punktladungen darstellen, sondern eher aufeinandergeschichtete Magnetbahnen um sich "scharen", stellt diese also auch keinen "Sogpunkt", sondern eher eine Führungslinie dar, die die Geschwindigkeit nicht beeinflusst.

Kann man das so sagen?

eman · Gast

Zwischen zwei Platten ist die Feldstärke praktisch konstant, die Entfernung von der Platte spielt hier keine Rolle, die Kraft ist nur durch Feldstärke und Ladung bestimmt. Anders ist das bei Feldern mit Gradient, z.B. beim Radialfeld, da ist die Feldstärke und damit die Kraft auf eine Ladung mit 1/r^2 vom Abstand abhängig, im homogenen Feld zwischen Platten ist das aber nicht der Fall. Die Richtung der Kraft ist allein durch das Feld bestimmt und beschleunigt dadurch die Ladung unabhängig von ihrer Bewegung, es gibt gewissermaßen ein Ziel.

Mit der Führungslinie dagegen ist das so eine Sache, da wird eigentlich nichts geführt, denn die wirkende Kraft ist senkrecht sowohl zur Richtung des Feldes als auch zur Richtung der Bewegung, ändert sich also ständig, eine sehr dynamische Sache ohne jedes Ziel. Wenn man sich ein homogenes Magnetfeld vorstellt, etwa im Inneren eine langen Spule, und ein Elektron bewegt sich entlang der Feldlinien, dann wirkt gar keine Kraft. Sollte es jetzt zu Beispiel seitlich abweichen, dann wird es durch die dann wirkende Kraft nicht etwa zurück geführt in die alte Richtung, sondern nach oben oder unten abgelenkt, womit sich ganz neue Verhältnisse ergeben. Die Kraft wirkt niemals in Richtung der Bewegung, deshalb gibt es auch keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit. Für Elektronen im Magnetfeld beschreibt das die berühmte Linke-Hand-Regel, und für positive Ladungen ist das die Rechte-Hand-Regel.

Das ist so etwa wie beim Kreisel, wenn man dessen Achse schwenken will, dann weicht er auch senkrecht dazu aus.

Bonobo · Gast

eman · Gast

Das ist auch nicht einfach. Ich glaube, die ursprüngliche Idee mit der Führungslinie
lässt sich doch noch retten. Wenn man die doppelt senkrechte Ablenkung nämlich weiter
verfolgt, dann ergibt es sich, dass das Elektron auf eine Spiralbahn um die Feldlinie
gebracht wird, also im Mittel doch der Feldrichtung folgt, nur eben etwas dynamischer.

darki · Anmeldungsdatum: 03.10.2005 Beiträge: 236 Wohnort: Gehren

man könnte es einfacher weise auch als vektoraddition diskutieren...

im el feld bleibt der vektor parallel zu den platten konstant, der andere wird immer größer und der betrag der vektoriellen summe wird somit imme größer

im mag. feld kann man eine ähnliche diskussion nicht führen; man muss das für kleine zeitabschnitte dt ansehen, da sieht man einen geschwindigkeitsvektor v und einen weiteren orthogonal dazu mit beschleunigung*dt
in diesem winzig kleinen stück wird lediglich die richtung von v um ein ebenso winzig kleines stück verändert; der betrag nicht, da beschleunigung*dv -> 0
da das mit der orthogonalität immer so ist, bleibt der betrag der geschwindigkeit immer konstant

sry, wenn cih jetz nochmal angefangen hab, aber ich glaube das mach den kern nochmal deutlich O.o

michiW · Gast

Die Antwort ist:

Da die magnetische Lorentzkraft im GHegensatz zur elektrischen Kraft immer senkrecht zur Geschwindigkeit wirkt, kann kein Geschwindigkeits-betrags-zuwachs erfolgen, nur eine richtungsänderung.

Gast

Bonobo · Gast

darki · Anmeldungsdatum: 03.10.2005 Beiträge: 236 Wohnort: Gehren

Bonobo · Gast

Gast

guggst Du

v=konst. in Flugrichtung (nicht in "eigentlicher" Flugrichtung)

http://img8.imageshack.us/img8/9789/magnetbahn9bc.jpg