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Protonen im Strahlungsgürtel
AFBWeit draußen im Erdmagnetfeld beträgt die Flussdichte nur noch etwa \(B=1{,}0\,\mu\mathrm T\). Dort eingefangene Protonen bewegen sich senkrecht zu den Feldlinien auf Kreisbahnen. M1 zeigt, wie der Bahnradius von der Geschwindigkeit abhängt (\(m_p=1{,}673\cdot10^{-27}\,\mathrm{kg}\), \(e=1{,}602\cdot10^{-19}\,\mathrm C\)).
M1Bahnradius von Protonen
- Nenne die Bedingung, unter der ein geladenes Teilchen im homogenen Magnetfeld eine Kreisbahn durchläuft, und die Kraft, die dabei als Zentripetalkraft wirkt.Tipp a)
Wie müssen Geschwindigkeit und Feld zueinander stehen?
- Gib die Gleichungen für den Bahnradius und die Umlaufzeit an.Tipp b)
Beide Gleichungen enthalten \(m\), \(q\) und \(B\); nur eine enthält \(v\).
- Lies aus M1 den Bahnradius eines Protons mit \(v=2{,}0\cdot10^{6}\,\tfrac{\mathrm m}{\mathrm s}\) ab.Tipp c)
Achte auf die Einheiten der Achsen: \(v\) in \(10^6\,\tfrac{\mathrm m}{\mathrm s}\), \(r\) in Kilometern.
- Berechne die Umlaufzeit eines Protons auf seiner Kreisbahn.Tipp d)
Die Umlaufzeit hängt nicht von \(v\) ab. Rechne \(\mu\mathrm T\) in Tesla um.
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Fadenstrahlrohr im Schulversuch
AFB3
Drei Spuren in einer Simulation
AFB4
Elektronen im Magnetron
AFB5