Fysik
Medicinske undersøgelser - magnetfelter
Hej alle. Jeg sidder fast i en opgave omkring magnetfelter. Opgaven lyder:
det er opgave 4 i linket:
http://uvm.dk/Uddannelser/Gymnasiale-uddannelser/Studieretninger-og-fag/Fag-paa-stx/~/media/UVM/Filer/Udd/Gym/PDF12/Vejledninger/121029%20Elektriske%20og%20magnetiske%20felter%20_vejledende%20opgaver%20okt2012.ashx
I nogle medicinske undersøgelser bruger man det radioaktive nuklid ^15_8 O. Dannelsen af ^15
_8 O sker ved at beskyde ^15_7 N med energirige protoner, som fås fra en såkaldt cyklotron.
a) Opskriv reaktionsskemaet for protonindfangningen i ^15_7 N og forklar, hvilken anden partikel der dannes ved reaktionen.
En cyklotron består af to halvcirkelformede metalbeholdere, som er adskilt af et lille gab. Protonerne starter i cyklotronens midte, hvorfra de sendes ind i en af metalbeholderne. Et homogent magnetfelt bevirker, at protonerne bevæger sig i halvcirkelbaner inde i metalbeholderen. Hver gang protonerne passerer gabet,
accelereres de af et spændingsfald. Den øgede fart betyder, at hver ny halvcirkelbane får større radius. Efter gennemløb af et vist antal halvcirkelbaner bliver radius så stor, at protonerne forlader cyklotronen.
I en bestemt cyklotron er den kinetiske energi af hver proton 50 keV i den første halvcirkelbane. Hver gang protonerne passerer gabet, accelereres de af spændingsfaldet 95 kV.
b) Beregn den kinetiske energi af en proton, som har bevæget sig 30 hele omgange efter den første halvcirkelbane.
Når protonerne forlader cyklotronen, er deres fart 5,6 10^7m/s. Radius i den sidste halvcirkel er 45,0 cm.
c) Bestem størrelse og retning af magnetfeltet.
Det er især opgave b og c jeg mangler hjælp til.
Håber der er nogen der kan rede min dag! :)
Svar #1
07. januar 2014 af peter lind
b) Ved hver passage forøges protonens kinetiske energi med spændningsforskellen*protonens ladning
c) Kraften fra magnetfeltet er e*v*B hvor e er protonens ladning, v dens hastighed og B den magnetiske feltstyrke.. Denne kraft er den centripetalkraft, der holder protonen i en jævn cirkelbevægelse med den oplyste radius
Svar #2
07. januar 2014 af idaagertoft (Slettet)
Vil det sige at i c skal man bruge at:
Fres = m * a
og så sætte det lig med udtrykket for kraften af magnetfeltet, så det bliver:
m * a = e * v * B
og så isoler B? :)
Svar #5
31. maj 2014 af Lillyn (Slettet)
Jeg sidder med opgave c. Hvorfor kan man anvende F=q*v*B, burde det ikke være F=q*v*B*sin(v)? Vi får ikke oplyst, at magnetfeltet er vinklen mellem mellem v og B er 90 grader. Er det en antagelse?
Svar #6
31. maj 2014 af peter lind
Det er ikke en antagelse. Partiklen bevæger sig i cyklotronen i et plan, der er bestemt af cyklotronen. Magnetfeltet er bestemt sådan at det er vinkelret på denne baneplan
Svar #8
31. maj 2014 af Lillyn (Slettet)
Jeg kan ikke, se hvor i opgavebeskrivelsen, at vi får at vide, at vinklen mellem v og B er 90 grader. Er det fordi, der står "Et homogent magnetfelt bevirker, at protonerne bevæger sig i halvcirkelbaner inde i metalbeholderen"? I og med, der udføres cirkelbevægelser, så kan man antage, at det er en jævn cirkelbevægelse, og dermed er vinklen mellem v og B er 90 grader.
Svar #9
31. maj 2014 af peter lind
Det er også en måde at konstatere at vinklen mellem hastigheden og B er 90º. Den generelle løsning til bevægelsen af en ladet partikel i et homogent felt er en skruelinje eller mere præcist en cirkelbevægelse, der bevæger i en jævn bevgelse parallelt med magnetfeltet
Svar #10
31. maj 2014 af Lillyn (Slettet)
Tak. Er det korrekt, at sige at den magnetiske kraft må udgøre den nødvendige centripetalkraft?
Svar #12
31. maj 2014 af Lillyn (Slettet)
Tak for hjælpen. Jeg skal bestemme retningen af magnetfeltet, og mit bud er, at det jeg gør ved brug af højrehåndsreglen. Tommelfingeren peger i kraftens retning, som er rettet mod cirkelbevægelsens centrum. Pegefingeren peger i v*q's retning, som er angivet på figuren i opgaven, da peger langefingeren, som angiver magnetfeltets retning nedad. Dvs. at magnetfeltet er nedad rettet.
Svar #13
31. maj 2014 af Lillyn (Slettet)
Eller vil man sige, at magnetfeltet er rettet ind mod papiret?
Skriv et svar til: Medicinske undersøgelser - magnetfelter
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.