Beispiel einer 3. Schulaufgabe - FOS-Friedberg

2. Aufgabe
Die spezifische Ladung des Elektrons kann auch mit Hilfe eines Fadenstrahlrohres gemessen werden.
2.1 Beschreiben Sie anhand einer beschrifteten Skizze den Aufbau dieses Versuchs. Berücksichtigen
Sie dabei alle Geräte die zur Durchführung notwendig sind und erläutern Sie die wesentlichen Bestandteile
des Fadenstrahlrohres. ( 6 BE )
2.2 Leiten Sie allgemein die zur Auswertung benötigte Formel für die spezifische Ladung in Abhängigkeit
von der magnetischen Flussdichte, der Beschleunigungsspannung und dem Radius der Kreisbahn
her. ( 4 BE )
3. Aufgabe
In einem homogenen Magnetfeld mit der zeitlich variablen Flussdichte B1 ( t)
befindet sich eine Indukti-
2
onsspule mit der Querschnittsfläche A 6,
4cm
und 5 Windungen. Die Induktionsspule wird von den
Magnetfeldlinien senkrecht durchsetzt. Der zeitliche Verlauf von B1 ( t)
ist im folgenden Diagramm dargestellt.
)
t
(
B 1
3.1 Berechnen Sie für 0 t 2,
0 ms und für 2, 0ms
t 4,
0ms
die jeweils auftretenden Werte für
die induzierte Spannung Ui ( t)
und zeichnen Sie für 0 t 8,
0 ms das zugehörige
t- Ui ( t)
-Diagramm. ( 6 BE )
3.2 Beschreiben und begründen Sie, ob und ggf. wie sich qualitativ Ihr Diagramm aus 3.1 ändert,
wenn das oben beschriebene zeitlich veränderliche Magnetfeld B1 ( t)
mit einem zeitlich konstanten,
aber entgegengesetzt gerichtetem Magnetfeld mit der Flussdichte B 2 überlagert wird. ( 3 BE )
3.3 Nun soll im zeitlich konstanten Magnetfeld mit B = 5,0 mT durch geeignete Rotation der Induktionsspule
mit der Frequenz eine Wechselspannung erzeugt f werden, für die die folgende Gleichung
gilt: U( t)
4,
0mV
sin(
2
f t)
Berechnen Sie die dazu nötige Frequenz. ( 4 BE )