Fysikuppgift

Börja med att rita en bild över situationen. Märk ut jonens färdriktning och magnetfältet.

Kaliumjonen är en laddad partikel. En laddad partikel som rör sig i ett magnetfält påverkas av en kraft. Enligt formelsamlingen är kraftens storlek

$F=QvB$

Åt vilket håll vill jonen vika av? (högerhandsregeln?)

Hur kommer den röra sig?

Hur stor blev kraften?

Vad måste gälla för att jonen ska röra sig i en cirkel? (Ledtråd: centripetalkraft).

Tack snälla för ditt snabba svar! Skulle du möjligtvis kunna vidareutveckla dina ledtrådar? Jag har försökt nu i nästan en timme men lyckas inte. 

Visa hur långt du har kommit! Du kan ta ett foto av det du har skrivit och ladda upp bilden här. 

Saken är den att jag inte vet vilka formler jag ska använda mig av. Jroth hintade att jag ska använda formeln F = QvB, men hur ska jag få fram massa genom denna? 

Den kraften skall vara lika stor som centripetalkraften, och i uttrycket för centripetalkraften ingår massan m.

Okej, toppen. Vidare undrar jag om Q är elementarladdningen? 

Ser detta ut att stämma? Ursäkta ful handstil! 

kollabella1 skrev:

Okej, toppen. Vidare undrar jag om Q är elementarladdningen? 

Ja, kaliumjonen K⁺ har laddningen 1 elementarladdning - den har ju tappat en elektron.

Vad bra! Hur går jag vidare med sista frågan?

Då behöver det elektriska fältet vara så starkt att det ger en lika stor kraft på jonen, fast åt andra hållet.

På den första frågan, magnetfältet är $7.52\mathrm{mT}$

Det är samma sak som $7.52\cdot10^{-3}\mathrm{T}$

Räkna om kraften eller sätt in rätt värde på B direkt i uttrycket

$\frac{mv^2}{r}=QvB,\quad \Rightarrow\quad m=\frac{QBR}{v}$

Massan för en kaliumjon bör ligga i storleksordningen 39u, dvs runt $6.5\cdot10^{-26}\mathrm{kg}$

Kan detta stämma? 

Nej.

Nu har du plötsligt bytt från det korrekta $QvB=\frac{mv^2}{R}$ till en rörelseenergi. Din ursprungliga beräkning var mycket bättre, förutom att du använde fel värde på B-fältet (det blev fel på tiopotenserna)

$m=\frac{QBR}{v}=\frac{(1.6022\cdot10^{-19})\cdot(7.52\cdot10^{-3})\cdot(0.235)}{4.14\cdot 10^3}\approx 6.8\cdot10^{-26}\mathrm{kg}$

I den sista uppgiften har det felaktiga värdet på B-fältet fortplantat sig till kraften och därmed till fältet.

Rätt värde på kraften är $F=QvB=(1.6022\cdot10^{-19})\cdot(4.14\cdot10^3)\cdot(7.52\cdot10^{-3})\approx 4.99\cdot10^{-18}\mathrm{N}$

Det ger $E=\frac{F}{Q}\approx 31\mathrm{V/m}$

Tack för alla svar! Ni är fantastiska!