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Relativistische Elektrodynamik und Teilchenbahnen verstehen

Elektrische und magnetische Felder sind in der Relativität zwei Seiten eines gemeinsamen elektromagnetischen Feldes. Auf dieser Seite übst du Lorentzkraft, magnetische Bahnkrümmung, relativistischen Impuls und Feldtransformationen.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 11–12 und verbinden Teilchenbeschleuniger, Synchrotronstrahlung, Detektorspuren und Unsicherheitsanalyse.

So löst du Aufgaben zu relativistischen Teilchenbahnen

  1. Bestimme Ladung, Geschwindigkeit, Impuls, E-Feld und B-Feld.
  2. Trenne elektrische Beschleunigung von magnetischer Richtungsänderung.
  3. Prüfe Vorzeichen, Bahnkrümmung, Lorentzfaktor und Einheiten.
  4. Bewerte Feldkalibrierung, Energieverlust und Detektorauflösung gemeinsam.

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Relativistische Elektrodynamik online üben

Test 2 zu Lorentzkraft, Magnetfeldern und Teilchenbahnen mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Prüfe anschließend Lorentzkraft, Impuls, Feldrichtung, Bahnkrümmung und Einheiten.

5 Fragen
0/5 Fragen0 %
Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Welche Bahn beschreibt ein geladenes Teilchen mit v senkrecht zu einem homogenen B-Feld?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Eine Kreisbahn..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Die magnetische Kraft wirkt als Zentripetalkraft und bleibt senkrecht zur Geschwindigkeit.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Eine Kreisbahn.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

Die magnetische Kraft wirkt als Zentripetalkraft und bleibt senkrecht zur Geschwindigkeit.

2. FrageMultiple Choice

Wie lautet der klassische Bahnradius im Magnetfeld?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: r = p/(|q|B), im nichtrelativistischen Fall r = mv/(|q|B)..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Relativistisch muss der Impuls p = γmv verwendet werden.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet r = p/(|q|B), im nichtrelativistischen Fall r = mv/(|q|B).. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

Relativistisch muss der Impuls p = γmv verwendet werden.

3. FrageMultiple Choice

Was passiert mit dem Bahnradius bei größerem Impuls und gleichem q sowie B?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Der Bahnradius wird größer..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Aus r = p/(|q|B) folgt die direkte Proportionalität zu p.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der Bahnradius wird größer.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

Aus r = p/(|q|B) folgt die direkte Proportionalität zu p.

4. FrageMultiple Choice

Was passiert mit dem Bahnradius bei stärkerem Magnetfeld und gleichem Impuls?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Der Bahnradius wird kleiner..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Aus r = p/(|q|B) folgt r ∝ 1/B.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der Bahnradius wird kleiner.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

Aus r = p/(|q|B) folgt r ∝ 1/B.

5. FrageMultiple Choice

Welche Bahn entsteht, wenn ein Teilchen eine Geschwindigkeitskomponente parallel zu B besitzt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Eine Schraubenbahn um die Feldlinie..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Die senkrechte Komponente erzeugt Kreisbewegung, die parallele Komponente führt zu gleichförmigem Fortschritt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Eine Schraubenbahn um die Feldlinie.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

Die senkrechte Komponente erzeugt Kreisbewegung, die parallele Komponente führt zu gleichförmigem Fortschritt.

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Relativistische Elektrodynamik FAQ

Was ist die Lorentzkraft?

Die Kraft auf eine Ladung in elektrischen und magnetischen Feldern: F = q(E + v × B).

Warum krümmt ein Magnetfeld die Teilchenbahn?

Die magnetische Kraft steht senkrecht zur Geschwindigkeit und wirkt dadurch als Zentripetalkraft.

Was ist Synchrotronstrahlung?

Elektromagnetische Strahlung relativistischer geladener Teilchen auf gekrümmten Bahnen.

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

Ja. Jede Aufgabe enthält eine richtige Antwort, eine Erklärung und drei nachvollziehbare Lösungsschritte.