Bestimmung der spezifischen Ladung eines

HAW Hamburg
Fakultät Life Sciences - Physiklabor
Physikalisches Praktikum
Bestimmung der spezifischen Ladung eines Elektrons durch die Ablenkung im elektrischen
und magnetischen Feld
Die Möglichkeit Ladungen in magnetischen Feldern abzulenken, macht man sich in der Praxis in vielfältiger
Weise zu Nutzen. Erwähnt seien Teilchenbeschleuniger (Zyklotron, Synchrotron), Massenspektrografen oder die
Bildröhre eines Fernsehapparates.
In diesem Versuch führen Sie ein Experiment zur Bestimmung der spezifischen Ladung eines Elektrons
(e/me) durch.
Aufgaben für die Vorbereitung
1.
Welche Grundlagen ermöglichen die Bestimmung der spezifischen Ladung eines Elektrons ?
2.
Wie groß ist die Geschwindigkeit der Elektronen, nachdem sie mit 3 kV beschleunigt wurden?
3.
Klären Sie die Stichwörter und überlegen Sie sich den Versuchsablauf.
Aufgaben für die Versuchsdurchführung
1.
Messen Sie das Magnetfeld entlang des Elektronenstrahles mit Hilfe einer Hallsonde. Zeichnen Sie die
Feldverteilung bei einem Strom von 500 mA zwischen den beiden Magnetspulen mit Hilfe eines Schreibers
auf. Beachten Sie die Aufbauhinweise für die Spulen. Kennzeichnen Sie den Elektroneneintritt in das
Magnetfeld. Vergleichen Sie Ihre Messung mit dem aus der Formel berechneten Wert. Welchen Einfluss
haben die Feldränder auf Ihre e/m-Ergebnisse?
2.
Bestimmen Sie e/me, indem Sie die Beschleunigungsspannungen und das Magnetfeld der Spulen ändern.
Wählen Sie für 3 Hochspannungen Spulenströme zwischen 100 und 250 mA .
Versorgen Sie die Spulen in einer Reihenschaltung.
Schätzen Sie vor der Messung den Einfluss der x- und y-Unsicherheiten ab. Welche Koordinaten werden
Sie wählen?
Stichwörter
Elektronen, spezifische Ladung von Elektronen: e/me, magnetische Induktion, Kraft auf bewegte Ladungen,
Lorentzkraft, Kreisbewegung, Austrittsarbeit, kinetische Energie, Massenspektrograf, Energieerhaltung,
Coulombsche Kraft, elektrische Arbeit
Literatur
Dobrinski; Krakau; Vogel: Physik für Ingenieure. 9. Auflage. Stuttgart: B.G.Teubner, 1996
Grehm; Haarbeck; Wessels: PSSC Physik. Braunschweig, 1974
Hering; Martin; Stohrer: Physik für Ingenieure. 8. Auflage. Springer-Verlag, 2002
Lindner: Physik für Ingenieure. 12. Auflage. Braunschweig: Hauser, 2006
Paus: Physik in Experimenten und Beispielen. 1. Auflage. Leipzig: Hanser Verlag, 2002
Tipler; Masca: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. 2. Auflage. München: Spektrum, 2006
Geräte
Fadenstrahlablenkröhre, Hochspannungsnetzteil 0 bis 3/7 kV, Heizspannung 6V, Netzteil für Spulenstrom (max.
2A), Teslameter (Magnetfeldmessgerät) mit Hallsonde, PC, Multimeter, Bewegungsmesswandler.
Hinweise
Röhre bei glühender Heizwendel nicht bewegen. Verklebte Kunststoffkappen nicht durch Druck, Stoß oder
Zug belasten.
b.w.
Abb.: 1
Aufbau der LH-Elektronenablenkröhre
Abb.: 2 Schaltplan zum Betrieb der Elektronenablenkröhre, achten Sie auf die Masse !
UH = 6V, UA,max = 5 kV
Die Daten zur Bestimmung von H oder B aus den Geometrie- und Betriebsdaten der Helmholtz-Spulen finden Sie
in dem Laborordner e/me.
Alle Informationen und Hilfen zum Praktikum finden Sie im E-Learning-Modul "Physik Praktikum XX (JM) ….". XX
Abb.:
1
Versuchsaufbau,
achten Sie auf die Masse !
steht
für Ihren
Studiengang.
UH = 6V, UAmax = 5 kV
5.7.2012 J.Martens
Die Daten zur Bestimmung von H oder B aus den Geometrie- und Betriebsdaten der Helmholtz-Spulen finden
Sie in dem Laborordner e/me.