Rechenaufgaben zur Beschleunigung von Ladungsträgern im homogenen E-Feld

Quelle: Dr. Rolf Piffer

Hinweis: Alle Berechnungen der Geschwindigkeiten sollen nichtrelativistisch erfolgen!

1. Aufgabe (leicht)

Berechnen Sie die Beschleunigung a, die ein Elektron in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 100 V und einem Plattenabstand von 5 cm erfährt. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen und Dezimalpunkt an (statt 2,43•10¹² hier 2.43E12).

2. Aufgabe (leicht)

Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit v, die ein Elektron hätte, das zwar keine Anfangsgeschwindigkeit besitzt aber in einem elektrischen Feld der Stärke 2000 V/m genau 1,0•10^-9 s lang beschleunigt wird. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen und Dezimalpunkt an.

3. Aufgabe (mittel)

Berechnen Sie die maximale Endgeschwindigkeit v eines Elektrons, das eine Anfangsgeschwindigkeit von 2,5•10⁵ m/s besitzt und in einem elektrischen Feld der Stärke 2000 V/m genau 1,0•10^-9 s lang beschleunigt wird. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen und Dezimalpunkt an.

4. Aufgabe (mittel)

Berechnen Sie die maximale Endgeschwindigkeit v eines Elektron mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 2,5•10⁵ m/s, das in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 200 V über den gesamten Plattenabstand von 15 cm beschleunigt wird. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen und Dezimalpunkt an.

5. Aufgabe (mittel)

Berechnen Sie die maximale Endgeschwindigkeit v eines Protons mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 3•10⁴ m/s, das in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 200 V über den gesamten Plattenabstand von 15 cm beschleunigt wird. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen und Dezimalpunkt an.

6. Aufgabe (schwer)

Freigesetzte Protonen haben Anfangsgeschwindigkeiten zwischen 1•10³ und 3•10⁴ m/s. Diese werden in einem Kondensator mit der Beschleunigungsspannung von 300 V über den gesamten Plattenabstand von 10 cm beschleunigt.

Geben Sie zum einen die maximale und zum anderen auch die minimale Endgeschwindigkeit der Protonen an.

Geben Sie außerdem die relative Abweichung Δv vom Maximalwert v_max in % an. Hinweis: Die Bewegungsgesetze berücksichtigen auch die Beschleunigungsstrecke. Bitte geben Sie Ihr Ergebnis mit mindestens drei signifikanten Stellen und Dezimalpunkt an.

Verständnisaufgaben zur Bewegung von Elektronen im E-Feld als Selbsttest

Auf der Seite Qualitative Aufgaben zur Bewegung von Elektronen im E-Feld finden Sie verschiedene Verständnisfragen wieder mit anschließender Kontrolle und Rückmeldung.

Falls Sie diese Verständnisfragen noch nicht beantwortet haben, fahren Sie bitte mit den Qualitativen Aufgaben zur Bewegung von Elektronen im E-Feld fort, noch bevor Sie zum nächsten Thema Geschwindigkeitsfilter übergehen.

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Nützliche Kapitel

• Hilfe zur Berechnung finden Sie hier: Beschleu­nigung von Ionen
• Die grundlegenden Zusammenhänge können Sie über das Kapitel zur Berechnung der Endgeschwindigkeit erreichen: Berechnung der End­geschwindig­keit
• Hier physikalische Konstanten

 

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