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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 9 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

Ein Teilchen mit |q| = 1,6·10^−19 C fliegt mit v = 2·10^6 m/s senkrecht durch B = 0,5 T. Wie groß ist die magnetische Kraft?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 1,6·10^−13 N..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: F = |q|vB = 1,6·10^−19 · 2·10^6 · 0,5 N = 1,6·10^−13 N.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 1,6·10^−13 N.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

F = |q|vB = 1,6·10^−19 · 2·10^6 · 0,5 N = 1,6·10^−13 N.

2. FrageMultiple Choice

Ein Teilchen besitzt p = 3·10^−19 kg·m/s, |q| = 1,6·10^−19 C und B = 0,5 T. Wie groß ist r?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 3,75 m..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: r = p/(|q|B) = 3·10^−19/(1,6·10^−19 · 0,5) m = 3,75 m.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 3,75 m.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

r = p/(|q|B) = 3·10^−19/(1,6·10^−19 · 0,5) m = 3,75 m.

3. FrageMultiple Choice

Wie groß ist der Lorentzfaktor bei v = 0,8c?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: γ ≈ 1,67..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: γ = 1/√(1−0,8²) = 1/√0,36 ≈ 1,67.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet γ ≈ 1,67.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

γ = 1/√(1−0,8²) = 1/√0,36 ≈ 1,67.

4. FrageMultiple Choice

Ein Teilchen mit |q| = 1,6·10^−19 C befindet sich in E = 2·10^4 N/C. Wie groß ist die elektrische Kraft?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 3,2·10^−15 N..

  1. Feld- und Bahngröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Lorentzkraft, Bahnradius, relativistischem Impuls, Feldtransformation, Strahlung oder Detektor zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: F_E = |q|E = 1,6·10^−19 · 2·10^4 N = 3,2·10^−15 N.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 3,2·10^−15 N.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

F_E = |q|E = 1,6·10^−19 · 2·10^4 N = 3,2·10^−15 N.

5. FrageMultiple Choice

Wie verändert sich der Bahnradius bei gleichem q und B, wenn sich der Impuls verdoppelt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Er verdoppelt sich..

  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 ∝ p.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Er verdoppelt sich.. Achte auf Ladung, Impuls, B-Feld, E-Feld, Lorentzfaktor und Einheiten.

Aus r = p/(|q|B) folgt r ∝ p.

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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.