Physik-LK · Skript 3 · Elektrizitätslehre
Elektronen im Querfeld: Braunsche Röhre
In der Braunschen Röhre werden Elektronen mit der Spannung UB beschleunigt und fliegen mit v0 = √2 e UBme parallel zu den Platten in einen Kondensator. Quer zur Flugrichtung wirkt dort die konstante Kraft F = e · E: Wie beim waagrechten Wurf entsteht eine Parabelbahn y(x) = U · x²4 d UB. Hinter dem Kondensator fliegen die Elektronen geradlinig weiter bis zum Leuchtschirm.
So gehst du vor
- 1Stelle die Beschleunigungsspannung UB ein, zum Beispiel 250 V, und lass sie während der Messreihe fest.
- 2Ändere die Ablenkspannung U und beobachte die Bahn im Kondensator und den Leuchtfleck auf dem Schirm.
- 3Lies die Ablenkung yS am Schirmbild ab oder tippe „U und yS in die Tabelle“.
- 4Miss für mindestens sechs Ablenkspannungen, auch mit umgekehrter Polung.
- 5Werte aus: Die Steigung von yS über U vergleichst du mit der Formel.
Beschleunigungsspannung
250 V
Ablenkspannung
0 V
Beschleunigungsspannung UB
250 VAblenkspannung U
0 VPlattenlänge l
Plattenabstand d
Eintrittsgeschwindigkeit v0 = 9,38 · 106 ms, Querbeschleunigung im Kondensator a = 0,00 · 100 ms². Der Schirm steht s = 15 cm hinter dem Plattenende.
Die Ablesung am Schirm ist auf etwa einen Millimeter genau; der Wert in der Tabelle streut entsprechend.
Ablenkung am Schirm: yS über U
UB, l und d während der Messreihe nicht ändern. Die Ablenkung am Schirm setzt sich aus der Ablenkung im Kondensator und der auf der geraden Strecke danach zusammen.
| Nr. | Ablenkspannung U in V | Ablenkung yS in cm |
|---|
Aufträge
- Erkläre mit der Zeichnung, warum die Bahn im Kondensator eine Parabel ist und dahinter eine Gerade. In welche Richtung zeigt die Kraft auf die Elektronen?
- Stelle die Werte aus dem Skript ein (UB = 250 V, l = 10 cm, d = 4,0 cm, U = 50 V). Berechne v0, die Ablenkung am Plattenende und die Ablenkung am Schirm. Prüfe am Schirmbild.
- Nimm die Messreihe yS über U auf und bestimme die Steigung. Vergleiche mit der Formel.
- Verdopple UB bei fester Ablenkspannung. Sage vorher, wie sich yS ändert, und prüfe. Warum hängt die Bahn nicht von Ladung und Masse ab?
- Berechne die größte Ablenkspannung, bei der der Strahl gerade nicht auf eine Platte trifft, und prüfe mit dem Regler.
- Zeige mit dem Wert für a, dass man die Gewichtskraft auf die Elektronen vernachlässigen kann.
Theorie: E-Lehre-Skript, Abschnitte „Beschleunigung längs der Feldlinien“ und „Ablenkung quer zum Feld“ im Kapitel „Geladene Teilchen im elektrischen Feld“.