Vorlesung 10
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Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde Sommersemester 2007 VL #10 am 08.05.2007 Vladimir Dyakonov Frage des Tages mit Lösung Kupfermünze hat die Masse 0.003 kg Atomzahl Z=29 Relative Atommasse von Kupfer ist 63.5g/Mol --------------------------------------Gesamtladung aller Elektronen in der Münze? Lösung: Zuerst die Anzahl N der Atome in 3g Kupfer? 1 Mol einer Substanz enthält 6.023 x 1023 Atome, deshalb N=(3g/63.5g/Mol)(6.023 × 1023Atome/Mol)= 2.84 x 1022 Atome Z=29 Elektronen/Atom, daher Q=Z×N×e=-1.32×105 C 1 Wo spielen freie Ladungen im elektrischen Feld eine Rolle? •Aufgeladener Staub/Wassertröpfchen in Luft • Elektrofilter • Tintenstrahldrucker •Elektronen im Vakuum • Elektronenmikroskop • Braunsche Röhre im Oszilloskop Spezielle Felder (Korona Effekt) Bei Anwesenheit von Luftmolekülen (Farbtröpfchen) werden e− an diese angelagert :geladene Teilchen fliegen entlang der Feldlinien davon und treffen z.B. auf zu lackierende Oberflächen (auch von hinten) 2 Rauchgasentstaubung emittierte Elektronen aus Spitze bzw. Sprühelektrode lagern sich an Staubteilchen an, diese prallen auf Niederschlagselektroden und fallen nach unten Wo spielen freie Ladungen im elektrischen Feld eine Rolle? •Aufgeladener Staub/Wassertröpfchen in Luft • Elektrofilter • Tintenstrahldrucker •Elektronen im Vakuum • Elektronenmikroskop • Braunsche Röhre im Oszilloskop 3 Freie Ladungen im elektrischen Feld Was passiert mit einem Elektron in einer Vakuumröhre? Anode Kathode Elektron - U + Elektron wird zur Anode hin beschleunigt Wie groß ist die Energie des Elektrons beim Auftreffen auf die Anode, wenn es aus der Kathode kommt? Energie nach Durchlaufen einer Potenzialdifferenz gegeben: Potenzialdifferenz U gesucht: Wkin an Anode U U Elektrodenspannung; d Elektrodenabstand d Fel = q E = e E E= Nach Durchlauf der Potenzialdifferenz U hat ein Elektron die kinetische Energie Wkin = e U gewonnen Verwendete Einheit der Energie: Elektronenvolt eV 4 Braunsche Röhre Karl Ferdinand Braun. war 1872-1874 in Würzburg Mit Hilfe einer Braunschen Röhre (*1897) kann man schnell wechselnde Spannungen bzw. Ströme erkennbar machen. Sie ist das wesentliche Bauteil im Fernseher und auch im Oszilloskop. Braunsche Röhre Elektronenstrahl wird durch Querfeld abgelenkt 5 Wie hängt die Ablenkung mit der angelegten Spannung U zusammen? Elektron kommt mit Geschwindigkeit vo in E-Feld Kraft durch E-Feld normal zu Bewegung -> Ablenkung An welcher Stelle y2 trifft Elektron am Schirm auf? Y2 direkt prop. zu U Kraft auf freie Ladungen mit Braunscher Röhre Je nachdem welche Ablenkplatte positives Potential erhält, wird der Elektronenstrahl nach oben oder unten abgelenkt. 6 Oszilloskop Oszilloskop 7
