7.5. - Physik in Würzburg
Werbung
Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde VL # 9, 07.05.2009 Vladimir Dyakonov Experimentelle Physik VI [email protected] Professor Dr. Vladimir Dyakonov, Experimentelle Physik VI Das Segnerrad Erklärung Segnerrad Die gleichnamigen Ladungen im Metallblech streben soweit wie möglich auseinander, dabei sammeln sich in den Spitzen besonders viele Ladungen und entwickeln dort so große Kräfte aufeinander, dass sie zum Teil die Metalloberfläche verlassen können. Dort lagern sie sich an den Gasmolekülen der Umgebung an. Dadurch entstehen gegenseitige Abstoßungskräfte zwischen den Gasmolekülen und der Spitze des Segnerrades. Die Gasmoleküle werden von der Spitze abgestoßen und die Spitze wird von den Gasmolekülen abgestoßen. Falsch wäre eine Erklärung, dass sich das Segnerrad auf Grund des Rückstoßes der austretenden Elektronen drehen würde. Hierzu ist die Elektronenmasse, wie Rechnungen zeigen, zu klein. Segnerrad ohne Gasmolekülen Segnerrad ohne Gasmolekülen Darf sich demnach nicht drehen! 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) 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 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 Arbeit/Energie: W=Wkin=Fd=eEd=eU Nach Durchlauf der Potenzialdifferenz U hat ein Elektron die kinetische Energie Wkin = e U gewonnen Verwendete Einheit der Energie: Elektronenvolt eV Raumladung im Bereich der Kathode • Die Elektronen sind in den Metallen gebunden und können diese bei normaler Zimmertemperatur nicht verlassen • Das gelingt nur durch Anlegen extrem hoher elektrischer Feldstärken („Feldeffekt“) oder durch Aufheizen auf Temperaturen über T > 1000 ºK („Glühkathode“) • Eine weitere Methode ist der Beschuss des Metalls mit einem Lichtstrahl • Wenn genügend freie Elektronen aus der Kathode austreten, enden praktisch alle Feldlinien auf den Elektronen und erreichen nicht die Kathode • Diese wird durch die „Raumladung“ abgeschirmt 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
