09.11.2004 - bei heidingers.de

Protokoll der Physikstunde am 9.11.2004
Kurs :
Lehrer :
Abwesend :
Protokollantin:
Physik 2
Herr Heidinger
---Christine Margeth
Wiederholung der letzen Stunde :
Die Stromwaage:
Versuch:
-
Stromstärke einschalten
Gleichgewicht herstellen
Differenz zur Nulllage
Strom fließt: Waage geht nach unten
Ergänzung zum Versuch:
B= F/I*l
B = magnetische Feldstärke ( zwischen den Polschuhen)
F = Lorentzkraft auf den Leiter im Magnetfeld ( Mittelfinger bei Rechte - Hand - Regel)
I = Stromstärke im Leiter, der sich im Magnetfeld befindet
l = Länge des Leiters im Magnetfeld
Wie kann man die Lorentzkraft berechnen ?
Man nimmt die Formel für B und löst sie nach F auf.
3.3 Die Lorentzkraft
a) Kraft auf Leiter im Magnetfeld
Aus 3.2.d : B = F/ I * l
F=B*I*l
F ist die Kraft auf den stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld B.
Ziel der heutigen Stunde ist es in den Leiter ‚hineinzuschauen’ um zu untersuchen wo genau die
Lorentzkraft herkommt.
b) Kraft auf Elektronen
Rote Pfeile: Kraft nach vorne ( Rechte- Hand- Regel)
Ursache der Kraft auf den Leiter ist die Summe der Kräfte auf die bewegten
Leitungselektronen. ( Erinnerung: Wir haben schon mal Elektronen abgelenkt, mithilfe von
Plattenkondensatoren, ABER damals hatten wir ein elektrisches Feld, diesmal haben wir ein
magnetisches Feld.)
Nun holen wir die Braun’sche Röhre :
Wiederholung:
Wie funktioniert sie?
- Leiter wird erhitzt
- Elektronen dampfen heraus
- Sie werden gebündelt
- Durch Kondensatoren abgelenkt
- Treffen auf den Schirm auf es entsteht ein Punkt auf dem Schirm
c) Versuch:
1.Aufbau:
2. Durchführung:
In die Nähe des Elektronenstrahls in der Braun’schen Röhre wird ein Hufeisenmagnet gebracht.
3.Beobachtung:
Der Strahl wird nach der ‚Linken- Hand- Regel’ abgelenkt:
U= Elektronengeschwindigkeit v
V= magnetische Feldstärke
W= Lorentzkraft
d) Kraft auf ein Elektron:
(Idee: aus der Formel für die Lorentzkraft F =B * I * l wollen wir nun die Kraft auf EIN
Elektron herleiten)
∆v = A * ∆l ist der Volumenabschnitt, der sich in der Zeit ∆t um ∆l weiterbewegt.
Darin sind
∆Q = e * n * ∆v ; n =Elektronendichte
Elektronen.
Dann ist:
I = ∆Q / ∆t
= e * n * ∆v / ∆t
= e * n * A * ∆l / ∆t
=e*n*A*v
v = ∆l / ∆t = Geschwindigkeit
N = Gesamtanzahl aller Ladungsträger
F=B*e*v*n*A*l
V = Volumen
F = Fe * N
Kraft auf ein Elektron x N
Fe = B * e * v
N=n*V