Aufgabenblock — AFB I
Diese Übung deckt alle Unterkapitel 2.1.1 bis 2.2.5 aus dem Thema „Magnetische Felder“ ab. Du löst 10 Standardaufgaben der Anforderungsstufe AFB I (Reproduzieren) — also: Formel kennen, Werte einsetzen, ausrechnen. Das sind die sicheren Punkte in jeder Klausur. Achte besonders auf die Einheiten: Längen gehören in Metern in die Formel. Bei jeder Aufgabe gibt es bei Bedarf eine Formel-Erinnerung und eine Lösung.
Durch einen langen geraden Draht fließt der Strom I = 10 A. Berechne die magnetische Flussdichte B im Abstand r = 5,0 cm vom Leiter. Gib das Ergebnis in Mikrotesla an.
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Derselbe Aufbau, aber jetzt mit I = 8,0 A und r = 2,0 cm. Berechne B in Mikrotesla.
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Eine 30 cm lange Luftspule trägt N = 600 Windungen; es fließt I = 2,0 A. Berechne zuerst die Windungsdichte n, dann die Flussdichte B im Inneren (in Millitesla, auf zwei Nachkommastellen).
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B = µ0·n·I = 4π·10−7 · 2000 · 2,0 = 5,03·10−3 T = 5,03 mT
Ein Leiterstück liegt senkrecht im homogenen Feld eines Magneten: B = 0,5 T, I = 4,0 A, im Feld liegende Länge l = 10 cm. Berechne die Kraft F.
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Derselbe Versuch, aber der Leiter ist gedreht: B = 0,20 T, I = 3,0 A, l = 25 cm, Winkel zwischen Leiter und Feld α = 30°. Berechne F.
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An einem Leiter der Länge l = 8,0 cm wird bei I = 5,0 A die Kraft F = 0,12 N gemessen (Leiter senkrecht zum Feld). Wie groß ist die Flussdichte B?
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Eine Stromwaage misst bei I = 4,0 A und l = 5,0 cm eine ausgleichende Masse von Δm = 7,1 g. Berechne zuerst die Kraft F (in Millinewton), dann die Flussdichte B. Rechne mit g = 9,81 m/s².
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B = F / (I·l) = 0,0697 / (4,0 · 0,050) ≈ 0,35 T
Ein Elektron fliegt mit v = 2,0·107 m/s senkrecht in ein Feld der Flussdichte B = 0,10 T. Berechne den Betrag der Lorentzkraft. Gib das Ergebnis als Vielfaches von 10−13 N an (e = 1,6·10−19 C).
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Dasselbe Elektron (v = 2,0·107 m/s) fliegt senkrecht in ein Feld mit B = 0,010 T. Berechne den Bahnradius in Millimetern (me = 9,11·10−31 kg, e = 1,6·10−19 C).
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In einem Wien-Filter liegt an den Platten (d = 2,0 cm) die Spannung U = 600 V; die Flussdichte beträgt B = 0,010 T. Berechne die elektrische Feldstärke E (als Vielfaches von 104 V/m) und die Durchlassgeschwindigkeit v (als Vielfaches von 106 m/s).
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v = E / B = 3,0·104 / 0,010 = 3,0·106 m/s
Wie war es?
Wie sicher fühlst du dich nach diesen 10 AFB-I-Aufgaben?
