29.05.2009 - bei heidingers.de

Stundenprotokoll im Fach Physik vom 28.
Mai 2009
„Das Fadenstrahlrohr“
Datum
: 28.05.2009
Ort
: Physiksaal 2 , PvD-Gymnasium, Schifferstadt
Anwesende : MSS 11 Grundkurs Physik ph1 ; J.Heidinger
Protokollant : Martin Nessel
2. Das Fadenstrahlrohr
a) Aufbau
b) Funktion
Aus einer Elektronenkanone treten Elektronen
gebündelt mit der Geschwindigkeit v0 aus. In der
Glasröhre befindet sich ein Wasserstoffrest
( Leuchtgas). Die Elektronen auf der Flugbahn
übertragen ihre Energie auf die Wasserstoffatome.
Diese emittieren darauf ihr typisches Licht (blau).
c) Ablenkung
Durch ein äußeres Magnetfeld senkrecht zur Flugbahn
lässt sich der Elektronenstrahl ablenken.
d) Die Helmholtz-Spulen
Zwei parallele Spule vor und hinter der Röhre erzeugen ein
homogenes Magnetfeld im Bereich des Elektronenstrahls.
e) Versuchsdurchführung
Die aus der Elektronenkanone austretenden Elektronen
durchlaufen das Magnetfeld der Helmholtzspulen. Dieses
Feld kann durch die Stromstärke geregelt werden.
f) Beobachtung
Der Elektronenstrahl verläuft auf einer Kreisbahn (mit
verschiedenen Radien).
g) Die Kreisbahn
Linke-Hand-Regel
Die Kraftrichtung dreht sich
FL = e ∙ v ∙ B
Zum Vergleich Ablenkung im elektrischen Feld :
Die Kraftrichtung bleibt
immer gleich.
Die Lorentzkraft ist immer senkrecht zur Flugbahn. Sie
entspricht daher der Radialkraft Fr = m ∙ v0²/r
Fr = FL
m ∙ v0²/r = e ∙ v0 ∙B
m ∙ v0 = e ∙ B ∙ r ; v0 = √2 e/m UA
m ∙ √2 e/m UA = e ∙ B ∙ r
m/e √2 e/m UA = Br
√2 m/e UA = B ∙ r
Kreisbahn
2 m/e ∙ UA = B² r²
2 UA/B² r² = e/m
h) Bestimmung von e/m
① Messungen
UA = Beschleunigungsspannung
B = Magnetfeldstärke
r = Bahnradius
UA = 110V
B
r
e/m
2,2
2
1,5
3
1,0
4
0,8
5
mT
In cm
② Auswertung
Hausaufgabe : e/m = 2 UA/B²r² in Tabelle ergänzen.