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Tolman: Ladungsträger in Metallen
 
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krüml0r112
Gast





Beitrag krüml0r112 Verfasst am: 13. Feb 2006 16:55    Titel: Tolman: Ladungsträger in Metallen Antworten mit Zitat

Hallo, bräuchte mal dringend Hilfe.
Haben heute eine Aufgabe bekommen über Ladungsträger in Metallen und dem Tolamn Versuch. Hab die enstprechende Aufgabe auch im Netz gefunden,anscheinend eine Abituraufgabe:

http://www.gymnasium.wasserburg.de/faecher/physik/abitur/lk-ph-99.pdf

Ist dort direkt die erste Aufgabe. 1a bekomm ich auch noch hin,aber ich weiss überhaupt nicht, wie ich mit b und c weitermachen soll um das zu zeigen. Haben das so auch nie wirklich im Unterricht gemacht. Hab da jetzt leichte Panik.
Wo kommt diese Formel da her? Hab im Buch zu dem Thema nur andere Formeln gefunden.

Wäre nett wenn mir jemand helfen könnte.
Danke im vorraus.

krüml0r112
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden

Beitrag para Verfasst am: 13. Feb 2006 17:32    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn der Draht mit a beschleunigt wird, wirkt auf die Elektronen die (Scheinkraft der) Trägheitskraft.



Da die Elektronen als frei beweglich angenommen werden, sammeln sie sich auf Grund der Trägheit also quasi an einem Ende des Leiters. Durch diese Ladungstrennung entsteht eine Potentialdifferenz, weshalb man eine Spannung messen kann. Es entsteht weiterhein ein elektrisches Feld E, das eine Kraftwirkung auf die Elektronen hervorruft und entsprechend gegen die Trägheitskraft wirkt:



Nach einer gewissen Zeit stellt sich ein Kräftegleichgewicht ein, womit gilt:




Und zur Aufgabe c nimmst du dir am besten mal die gegebene Formel für U, erweiterst mit Delta t und schreibst das noch geeignet auf, so dass nach q/m umgestellt ist:



Unter Ausnutzung von der Tatsache, dass das Produkt aus einer konstanten Beschleunigung und einer Zeitdifferenz der Geschwindigkeitsdifferenz entspricht sind alle Werte gegeben. Der Vergleicht für den Wert für q/m mit den Tafelwerkswerten stützt tatsächlich die Elektronenhypothese.

_________________
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Zuletzt bearbeitet von para am 13. Feb 2006 17:40, insgesamt einmal bearbeitet
krüml0r112
Gast





Beitrag krüml0r112 Verfasst am: 13. Feb 2006 17:38    Titel: Antworten mit Zitat

Boa super danke,das hilft mir schon einen großen schritt weiter.

Bei c gibts ja ne Angabe in U *delta t und da ist V gegeben. da kann ich doch bestimmt an irgendeiner Stelle das delta t ersetzen in Verbindung mit delta s durch ein V ersetzen oder?

dankeee
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 13. Feb 2006 17:41    Titel: Antworten mit Zitat

Siehe meine obige Ergänzung. smile

[also wirklich meiner ergänzung - wie schafft man das in so kurzer zeit ausgeloggt zu werden? ^^, para]
krüml0r112
Gast





Beitrag krüml0r112 Verfasst am: 13. Feb 2006 17:59    Titel: Antworten mit Zitat

danke ,ich meld mich morgen nochmal zwecks der anderen aufgaben.
Die 2a kann ich wieder ab da haperts dann wieder, erst recht bei der Spule unten.
Habt ihr die schon gerechnet?
krüml0r112
Gast





Beitrag krüml0r112 Verfasst am: 14. Feb 2006 15:47    Titel: Antworten mit Zitat

Also hab das jetzt soweit kapiert und auch gemacht.
Jetzt ist Aufgabe 2 und 3 bei mir dran, die ich bis morgen haben muss.
Also habe 2a noch geschafft aber bei b hab ich keine Ahung,hab erst gedacht nen Ansatz zu finden über die Enrgie des Magnetfeldes aber haute leider nicht hin, der Rest von 2 mit dem relativitisch rechnen hat auch nicht geklappt, habe da mir E = 1/2*m*v² angesetzt,aber hat nicht viel gebracht,weil dann rechne ich ja nicht relativistisch.

danke im vorraus
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 14. Feb 2006 16:13    Titel: Antworten mit Zitat

Tipp für den Ansatz in 2b): Die Beschleunigungsspannung muss so groß sein, dass der Radius der Kreisbahn des geladenen Teilchens mit Geschwindigkeit v im Magnetfeld B größer ist als b.
Das kannst du ansetzen, wenn du verwendest, dass hier die Lorentzkraft = der Zentripetalkraft ist.

//edit Achtung, das hier war falsch:-------------------------------------

Tipp zu 2c): Dein Ansatz (im elektrischen Feld gewonnene Energie = kinetischer Energie (1/2 m v^2)) ist richtig, wenn du dabei m als die relativistische Masse betrachtest.



// edit : dies ist nicht die exakte relativistische Formel, sie stimmt nur näherungsweise für kleine Geschwindigkeiten.
para's Formel unten ist die richtige.


Zuletzt bearbeitet von dermarkus am 14. Feb 2006 16:45, insgesamt einmal bearbeitet
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden

Beitrag para Verfasst am: 14. Feb 2006 16:23    Titel: Antworten mit Zitat

Da das Ion senkrecht zum Magnetfeld eingeschossen wird, begibt es sich auf eine Kreisbahn. Den Radius r dieser Bahn bekommst du, wenn du Lorentz- und Radialkraft gleichsetzt.

Ist dieser Radius kleiner als die Breite b des Feldes, macht das Ding eine Halbkreisbahn und knallt anschließend auf die Platte. Ist aber r>b, wird das Ion nur abgelenkt, kann aber das Feld nach rechts durchqueren.

Bei den Elektronen haben die ja nachher 200keV. Dann nimmst du dir die relativistische Gleichung für die kinetische Energie und stellst das nach v um:



Bei der d) muss dann wieder die gleiche Kreisbahnberechnung herhalten, nur unter Berücksichtung der relativistischen Masse.

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Formeln mit LaTeX
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 14. Feb 2006 16:23    Titel: Antworten mit Zitat

ja das mit m, der dynamischen Masse hatte ich auch schon. Jedoch kann ich dann dort die Geschwindigkeit im Bruch nicht ersetzen.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 14. Feb 2006 16:51    Titel: Antworten mit Zitat

para's Gleichung ist nicht nur die richtige; praktischerweise lässt sich sich auch noch ein bisschen leichter nach v umformen.

Zum Beipiel die Wurzel auf eine Seite der Gleichung bringen und dann die Gleichung quadrieren, dann bekommst du schnell v^2 = ...
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 14. Feb 2006 17:05    Titel: Antworten mit Zitat

jetzt fehlt mir nur noch die Masse und die Ladung von diesem 16 O - Ionen. Hab gedacht 16 * e für die Ladung oder? Wie siehts denn dann mit der Masse aus?
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 14. Feb 2006 17:13    Titel: Antworten mit Zitat

Weißt du wofür die 16 stehen? Das heißt dass 1mol dieser Ionen 16g wiegt. Ein einzelnes Teilchen hat also die Masse von 16g geteilt durch die Avogadrokonstante (Anzahl der Teilchen die in einem mol enthalten sind).

Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 14. Feb 2006 17:48    Titel: Antworten mit Zitat

ok gut danke,das hilft mir schon viel mehr weiter.
Jetzt muss ich nur noch dann 3 machen. Der Rest ist jetzt klar.
Danke für die kompetente Hilfe.
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