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WH54 20180101 Inventar Zyklotron

Lernwerkstatt

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Basiswissen｜ Wie sieht das Modell aus?｜ Wozu dient das Modell?｜ Beispieldaten｜ Rechenbeispiele

Basiswissen

Physik: ein Pappmodell aus der Lernwerkstatt Mathematik Aachen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise eines Zyklotrons. Das Teil ist hier kurz mit einem realistischen Rechenbeispiel beschrieben.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Ein Zyklotron als Pappmodell: man sieht dabei zwei weiß Duanten. In der Mitte den linken Duanten am Spalt ist schwach erkennbar der Ioneneintritt. Links unten am linken Duanten ist der Austritt für die beschleunigten Ionen. An einem dünnen Holzstab sieht man am Ende eine kleine gelbe Kugel: das Ion. Unterhalb der Duanten sieht man einen Schalter zur Umpolung.☛

Wie sieht das Modell aus?

Es ist auf eine feste DIN-A4 Pappe im Querformat montiert.

Der Durchmesser der halbkreisförmigen Duanten beträgt etwa 11 cm.

Der Spalt zwischen den Duanten hat eine Breite von etwa 2 cm.

Der Einschuss liegt etwa 6 cm von einen und 5 cm vom anderen Rand entfernt.

Der Einschuss ist also um 0,5 cm aus der Mitte verschoben.

Das Ausschussrohr liegt fast am Rand eines der zwei Duanten.

Wozu dient das Modell?

Anhand realer Daten läßst sich maßstäblich die Bahn von Teilchen nachvollziehen.

Die Abmessen und Beispieldaten ähneln realistischen Daten erster Zyklotrone.

Erste Zyklotrone meint hier solche aus den frühen 1930er Jahren.

Beispieldaten

Beschleunigtes Teilchen: einfach positiv gelades H2-Molekül.

Gerundete Masse m dieses Wasserstoffions: 2 mal 1,67 mal 10 hoch -27 kg

Gerundete Ladung q dieses Wasserstoffions: 1,60 mal 10 hoch -19 Coulomb

Magnetische Flussdichte B in den Duanten: 0,5 Tesla

Beschleunigungsspannung U im Spalt: 300 Volt

Rechenbeispiele

01. Durchgang: v etwa 170000 m/s und r etwa 0,7 cm

02. Durchgang: v etwa 240000 m/s und r etwa 1,0 cm

03. Durchgang: v etwa 293000 m/s und r etwa 1,2 cm

04. Durchgang: v etwa 339000 m/s und r etwa 1,4 cm

05. Durchgang: v etwa 379000 m/s und r etwa 1,6 cm

06. Durchgang: v etwa 415000 m/s und r etwa 1,7 cm

07. Durchgang: v etwa 449000 m/s und r etwa 1,9 cm

08. Durchgang: v etwa 480000 m/s und r etwa 2,0 cm

09. Durchgang: v etwa 509000 m/s und r etwa 2,1 cm

10. Durchgang: v etwa 536000 m/s und r etwa 2 cm

11. Durchgang: v etwa 562000 m/s und r etwa 2 cm

12. Durchgang: v etwa 587000 m/s und r etwa 2 cm

13. Durchgang: v etwa 611000 m/s und r etwa 2 cm

14. Durchgang: v etwa 634000 m/s und r etwa 2 cm

15. Durchgang: v etwa 657000 m/s und r etwa 2 cm

16. Durchgang: v etwa 678000 m/s und r etwa 2 cm

17. Durchgang: v etwa 699000 m/s und r etwa 2 cm

18. Durchgang: v etwa 719000 m/s und r etwa 3 cm

19. Durchgang: v etwa 739000 m/s und r etwa 3 cm

20. Durchgang: v etwa 758000 m/s und r etwa 3 cm

21. Durchgang: v etwa 777000 m/s und r etwa 3 cm

22. Durchgang: v etwa 795000 m/s und r etwa 3 cm

23. Durchgang: v etwa 813000 m/s und r etwa 3 cm

24. Durchgang: v etwa 831000 m/s und r etwa 3 cm

25. Durchgang: v etwa 848000 m/s und r etwa 3 cm

26. Durchgang: v etwa 864000 m/s und r etwa 3 cm

27. Durchgang: v etwa 881000 m/s und r etwa 3 cm

28. Durchgang: v etwa 897000 m/s und r etwa 3 cm

29. Durchgang: v etwa 913000 m/s und r etwa 3 cm

30. Durchgang: v etwa 929000 m/s und r etwa 3 cm

31. Durchgang: v etwa 944000 m/s und r etwa 3 cm

32. Durchgang: v etwa 959000 m/s und r etwa 4 cm

33. Durchgang: v etwa 974000 m/s und r etwa 4 cm

34. Durchgang: v etwa 989000 m/s und r etwa 4 cm

35. Durchgang: v etwa 100000 m/s und r etwa 4 cm

36. Durchgang: v etwa 1017000 m/s und r etwa 4 cm

37. Durchgang: v etwa 1031000 m/s und r etwa 4 cm

38. Durchgang: v etwa 1045000 m/s und r etwa 4 cm

39. Durchgang: v etwa 1059000 m/s und r etwa 4 cm

40. Durchgang: v etwa 1072000 m/s und r etwa 4 cm

41. Durchgang: v etwa 1086000 m/s und r etwa 4 cm

42. Durchgang: v etwa 1099000 m/s und r etwa 4 cm

43. Durchgang: v etwa 1111000 m/s und r etwa 4 cm

44. Durchgang: v etwa 1125000 m/s und r etwa 4 cm

45. Durchgang: v etwa 1137000 m/s und r etwa 4 cm

46. Durchgang: v etwa 1150000 m/s und r etwa 4 cm

47. Durchgang: v etwa 1162000 m/s und r etwa 4 cm

48. Durchgang: v etwa 1175000 m/s und r etwa 4 cm

49. Durchgang: v etwa 1187000 m/s und r etwa 5 cm

50. Durchgang: v etwa 1199000 m/s und r etwa 5 cm

51. Durchgang: v etwa 1210000 m/s und r etwa 5 cm

52. Durchgang: v etwa 1223000 m/s und r etwa 5 cm

53. Durchgang: v etwa 1234000 m/s und r etwa 5 cm

54. Durchgang: v etwa 1246000 m/s und r etwa 5 cm

55. Durchgang: v etwa 1257000 m/s und r etwa 5 cm

56. Durchgang: v etwa 1269000 m/s und r etwa 5 cm

57. Durchgang: v etwa 1280000 m/s und r etwa 5 cm

58. Durchgang: v etwa 1291000 m/s und r etwa 5 cm

59. Durchgang: v etwa 1302000 m/s und r etwa 5 cm

60. Durchgang: v etwa 1313000 m/s und r etwa 5 cm

61. Durchgang: v etwa 1324000 m/s und r etwa 5 cm

62. Durchgang: v etwa 1335000 m/s und r etwa 5 cm

63. Durchgang: v etwa 1346000 m/s und r etwa 5 cm

64. Durchgang: v etwa 1356000 m/s und r etwa 5 cm

65. Durchgang: v etwa 1367000 m/s und r etwa 5 cm

66. Durchgang: v etwa 1377000 m/s und r etwa 5 cm

67. Durchgang: v etwa 1388000 m/s und r etwa 5 cm

68. Durchgang: v etwa 1398000 m/s und r etwa 5 cm

69. Durchgang: v etwa 1408000 m/s und r etwa 5 cm

70. Durchgang: v etwa 1418000 m/s und r etwa 5 cm

71. Durchgang: v etwa 1429000 m/s und r etwa 6 cm

72. Durchgang: v etwa 1439000 m/s und r etwa 6 cm

73. Durchgang: v etwa 1449000 m/s und r etwa 6 cm

74. Durchgang: v etwa 1458000 m/s und r etwa 6 cm

75. Durchgang: v etwa 1468000 m/s und r etwa 6 cm

76. Durchgang: v etwa 1478000 m/s und r etwa 6 cm

77. Durchgang: v etwa 1488000 m/s und r etwa 6 cm

78. Durchgang: v etwa 1497000 m/s und r etwa 6 cm

79. Durchgang: v etwa 1507000 m/s und r etwa 6 cm

80. Durchgang: v etwa 1516000 m/s und r etwa 6 cm

81. Durchgang: v etwa 1526000 m/s und r etwa 6 cm

82. Durchgang: v etwa 1535000 m/s und r etwa 6 cm

83. Durchgang: v etwa 1545000 m/s und r etwa 6 cm

84. Durchgang: v etwa 1554000 m/s und r etwa 6 cm

85. Durchgang: v etwa 1563000 m/s und r etwa 6 cm

86. Durchgang: v etwa 1572000 m/s und r etwa 6 cm

87. Durchgang: v etwa 1581000 m/s und r etwa 6 cm

88. Durchgang: v etwa 1590000 m/s und r etwa 6 cm

89. Durchgang: v etwa 1599000 m/s und r etwa 6 cm

90. Durchgang: v etwa 1608000 m/s und r etwa 6 cm

91. Durchgang: v etwa 1617000 m/s und r etwa 6 cm

92. Durchgang: v etwa 1626000 m/s und r etwa 6 cm

93. Durchgang: v etwa 1635000 m/s und r etwa 6 cm

94. Durchgang: v etwa 1644000 m/s und r etwa 6 cm

95. Durchgang: v etwa 1652000 m/s und r etwa 6 cm

96. Durchgang: v etwa 1661000 m/s und r etwa 6 cm

97. Durchgang: v etwa 1670000 m/s und r etwa 7 cm

98. Durchgang: v etwa 1678000 m/s und r etwa 7 cm

99. Durchgang: v etwa 1687000 m/s und r etwa 7 cm

100. Durchgang: v etwa 1695000 m/s und r etwa 7 cm