Elektriske og magnetiske felter.

1)

Fusion er en type kernereaktioner, hvor to eller flere lette atomkerner smelter sammen til en tungere atomkerne. Herved frigøres store mængder energi. To deuteriumkerner kan fusionere til en heliumkerne i reaktionen:

2, 1-H + 2,1-H --> 3, 2-He + 1, 0-n

For at fusionsreaktionen kan forløbe, skal to deuteriumkerner være 10^-15m fra hinanden, hvilket er rækkevidden af den stærke kernekraft. Massen af en deuteriumkerne er 3,34*10^-27 kg.

a) Beregn den hastighed, to deuteriumkerner, der bevæger sig lige mod hinanden , skal have for at kunne nå ind på en afstand af kun 10^-15m fra hinanden.

Der er følgende sammenhæng mellem den asbolutte temperatur T af en gas bestående af partikler med masse m og middelhastighed v: 1/2*m*v²=3/2*k*T. Her er k Boltzmanns konstant, som har værdien k = 1.30*10^-23  J/K. 

b) Benyt denne formel til at vudere hvilken temperatur et deuterium-plasma skal opvarmes til for at opnå hastigheden fundet i a.

På baggrund af den kvantemekaniske tunnel-effekt, vil nogle få deuteriumkerner fusionere allerede i en afstand på 10^-13m.

c) Beregn den hastighed og temperatur, deuteriumkernerne skal have for at kunne nå ind til en afstand 10^-13m fra hinanden. 

2)

En lang lige leder anbragt langs x-aksen i et normalt koordinatsystem passerer gennem et homogent magnetfelt med magnetisk fluxtæthed 0.66 T. Magnetfeltlinjerne danner en vinkel på 40 grader med y-aksen:

a) Beregn størrelsen af den magnetiske kraft på 1.0 cm af lederen, når der løber en strøm på 1.25 A gennem lederen.

b) Hvilken retning har kræften?

c) Hvilken retning i koordinatsystemet skal lederen have, for at kraften på lederen bliver mindst mulig?