Besvarelse: Elektriske og magnetiske felter | Vejledende opgaver

Elektriske og magnetiske felter | STX Fysik A

Vejledende opgaver i kernestofområdet

Oktober 2012

Alle opgaver er for så vidt muligt regnet med WordMat, da vores erfaring viser, at det er langt det hurtigste værktøj at anvende. Husk at skrive en kommentar om, at beregningerne er foretaget ved hjælp af WordMat som første linje til besvarelsen, så censor ved hvor tallene kommer fra.

Opgave 1

a) STX 3.g Spændingsfaldet er: Feltet mellem pladerne kan antages at være homogent. Størrelsen af den elektriske feltstyrke kan da beregnes som: Det vil sige, at den elektriske feltstyrke har størrelsen  Vi går ud fra, at kuglens ladning ikke påvirker det elektriske felt. Når kuglen holder sig svævende (pladerne er vandrette i tyngdefeltet) betyder det, at tyngdekraften og kraften fra det elektriske felt er lige store og modsatrettede. Tyngdekraften er nedadrettet, så den elektriske kraft må være opadrettet. Ladningen må altså være negativ, da den frastødes af den nederste plade. Der gælder, at: Så: Hvor: Vi antager opstillingen befinder sig i Danmark, så: Ladningen er negativ: Vi får så:  Ligningen løses for Q vha. CAS-værktøjet WordMat. Det vil sige, at kuglens ladning er . Når spændingsfaldet sænkes, vil kraften fra det elektriske felt ikke længere være stor nok til at modvirke tyngdekraften. Kuglen accelereres derfor mod den nederste plade. Da både det elektriske felt og tyngdefeltet er homogene, vil den resulterende kraft på kuglen være konstant.

Tyngdekraften og kraften fra det elektriske felt er lige store og modsatrettede, og tyngdekraften er større end kraften fra det elektriske felt. Det vil sige, at: Så: Det vil sige: Denne konstante acceleration vil accelerere kuglen over en strækning ned til pladen. Der gælder, at: Hvor   og  . Vi isolerer  og anvender, at  Vi opskriver kendte størrelser og indsætter dem i SI-enheder i formlen, hvorved hastigheden fås i Udregningen foretages på en håndholdt lommeregner, da WordMat forvirres af de mange enheder. Det vil sige, at kuglen rammer pladen med farten 

Opgave 2

a) Ved et alfahenfald udsender moderkernen en  -kerne, hvorved datterkernens nukleontal falder med 4 og atomnummeret falder med 2. Ved hjælp af det periodiske system får vi så: -værdien kan beregnes som: I databogen kan vi finde massen af de indgående atomer. Disse masser inkluderer dog massen af elektronerne omkring det neutrale atom, og -værdien skal beregnes ud fra massen af kernerne.