homogeen magnetisch veld

Mirte stelde deze vraag op 08 maart 2021 om 22:37.

 Goedenavond,

Ik heb een vraag over de volgende opgave: 

Een elektron treedt met een snelheid van 7,86 · 106 m/s een homogeen magnetisch veld binnen (zie de afbeelding).

ABCD vormt de begrenzing van dit veld; de veldlijnen staan loodrecht op het vlak van tekening.
Bereken de grootte die de magnetische inductie B moet hebben zodat het elektron het veld verlaat bij:

a. A
b. M
c. B.

Ik snap dat ik de formule B = 2 pi * m / T * q  moet gebruiken. Kan ik er bij deze vanuit gaan dat de deeltjes loodrecht op de veldlijnen staan? en is de straal bij A dan gelijk aan 5, bij M aan 10 en is B niet mogelijk?

Groetjes Mirte

Reacties

Theo de Klerk op 08 maart 2021 om 23:15

De benaderingswijze is "een geladen deeltje wordt afgebogen in een magneetveld door de lorentzkracht". Die kracht zorgt voor een cirkelbaan. 
En eigenlijk vraagt men dus: hoe groot moet de cirkelstraal zijn als het elektron links in het midden aankomt en dan met een halve cirkel bij A eindigt, met een kwart cirkel bij M en een deel van een cirkel bij B.
Wat is de formule voor de straal van een geladen deeltje met snelheid v in een magneetveld B?
Die kun je dan herschrijven tot B = ...   (functie in r).  De r waarden ken je of kun je beredeneren. Dan is B op te lossen. 

Je formule voor B doorgrond ik niet zo. Die factor pi ook niet.
FL = Bqv
Fmpz = mv2/r
en daar kun je mee aan de gang...

Mirte op 09 maart 2021 om 09:45
Dus de straal van de cirkel kan dan worden berekend met de formule: 

r = m * v / B * q 

Daaruit volgt dat B = m * v / q * r 
m = 9,1 * 10-31 kg 
q = 1,6 * 10-19 
v = 7,86 * 106 m/s 

r is op plaats A dan gelijk aan c = wortel (a2 + b2 ) = wortel( 0,052 + 0,052) = 0,07 m 
r is op plaats M gelijk aan 0,05 m
r is op plaats B gelijk aan c = wortel ( a2 + b2 ) = wortel ( 0,1 2 + 0,052) = 0,1 m 
En dan vervolgens de formule invullen
Mirte op 09 maart 2021 om 09:49
Ik heb dan ook nog een vraag over een andere opgave:

Bereken de magnetische inductie B van het veld dat nodig is om een 100 eV-elektron een cirkelbaan te laten doorlopen met een straal van 10 cm.

Hoe kan ik deze dan oplossen: 
gegeven: 
m = 100 * 9,1 * 10-31 = 9,1* 10-29 kg
q = 100 * 1,6*10-19 = 1,6* 10-17 J
r = 0,1 m 
In dit geval zijn zowel B en v onbekend. Ik heb wel gelezen dat T niet afhankelijk is van de snelheid. Moet je dit in dit geval dan gebruiken?
Theo de Klerk op 09 maart 2021 om 10:51
>r is op plaats A 
Bij A is een halve cirkel doorlopen. Die 5 cm is dus de diameter, de straal de helft ervan. Er zou ook een lichtje moeten gaan branden want de (correcte) straal voor M is kleiner dan voor A zoals jij het berekent

>ook nog een vraag 
Je kent v wel...  de energie is 100 eV = ... J = 1/2 mv2   Daarmee is alles bekend, behalve B en die kun je opnieuw uitrekenen


Mirte op 09 maart 2021 om 10:55
Hoe weet u precies hoeveelste deel van de cirkel doorlopen is, op de specifieke punten? Ik kan het me nog niet helemaal visualiseren
Theo de Klerk op 09 maart 2021 om 11:51
Een geladen deeltje in een magneetveld gaat in een cirkel draaien.
Kijk naar je figuur en bedenk welke cirkel past die zowel door het midden gaat waar "v" als vector staat en waar het elektron binnenkomt en het punt A, M of B waar het elektron weer uit het veld komt.

Door 2 punten gaat in dit geval maar 1 cirkel  (wiskundig gaan door 2 punten oneindig veel cirkels met oneindig veel straallengtes, maar de natuurkunde kapt dit af tot 1 omdat het elektron ergens binnenkomt en weer weg gaat en daarmee de straal vastlegt)

Mirte op 09 maart 2021 om 12:13
Dit maakt het heel duidelijk! dankuwel!
De straal voor a wordt dan 0,025 m, voor M 0,05 m en voor B 0,1 m als ik het goed begrijp?
Theo de Klerk op 09 maart 2021 om 12:22
De grote cirkel heeft een straal van 12,5 cm. Berekening waarbij gebruik wordt gemaakt van de eigenschap dat elke driehoek die de middellijn als basis heeft en een hoekpunt op de cirkel een rechthoekige driehoek is.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft vijftien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)