Kreisbahn Schraubenbahn Das Fadenstrahlrohr
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Das Fadenstrahlrohr Aufbau: 2 Helmholzspulen an den Seiten des Fadenstrahlrohres, deren Magnetfeld durch den Spulenstrom reguliert werden kann. Anwendung: Das Fadenstrahlrohr dient der e/m Bestimmung, da man das B-Feld und die Spannung variieren kann und der Radius wird dann abgelesen. Kreisbahn Die Elektronen, die mit der Geschwindigkeit vs in ein homogenes B-Feld senkrecht zu dessen Feldlinien geschossen werden, durchlaufen eine Kreisbahn für die gilt: Lorenzkraft ist gleich Zentripetalkraft |FL|= |FZ| Die kinetische Energie ist e·U Achtung: nichtrelativistischer Ansatz für die Geschw.!! Schraubenbahn Wenn die Elektronen mit der Geschwindigkeit v schräg in das B-Feld geschossen werden, durchlaufen sie eine Schraubenbahn. Um den Radius oder den Gangunterschied berechnen zu können muss man v in vsenkrecht und vparallel zerlegen. Vs würde wie oben eine Kreisbahn hervorrufen, und vp zieht den Kreis zu einer Schraubenbahn auseinander. (weitere Infos-> Buch Seite 44/5) Aufgaben: 0) Wodurch wird der Elektronenstrahl sichtbar? Die Elektronen bewegen sich senkrecht zu einem homogenen Magnetfeld der Flussdichte B. 1) Wie muss die technische Stromrichtung in den Feldspulen gewählt werden, damit sich die Elektronen auf der eingezeichneten Bahn bewegen? Begründen Sie Ihre Antwort. 2) Erläutern Sie, welche Größen bei der Versuchsdurchführung gemessen werden müssen. Leiten Sie die Beziehung für die spezifische Ladung her. 3) Bei niedrigen Beschleunigungsspannungen U ergibt sich ein nahezu konstanter Wert für e/m. Erklären Sie, warum e/m für hohe Spannungen von diesem Wert abweicht. Berechnen Sie die Spannung, ab der eine Abweichung von 1 % auftritt. (zur Kontrolle: U = 5kV) Das Fadenstrahlrohr wird nun mit U = 200 V betrieben. 4) Bei welcher magnetischen Flussdichte beträgt der Durchmesser der Elektronenbahn 10,0 cm? Nennen Sie eine Möglichkeit, wie der Bahndurchmesser verkleinert werden könnte. [zur Kontrolle: B = 0,954 mT] Lösungen: http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/musteraufgaben/02beweg_gel_teil/erdfeld/erdfeld_l.htm
