Die Ablenkröhre / Braunsche Röhre

Gleichförmige Bew. in x-Richtung

Die Ablenkröhre / Braunsche Röhre

• Die Ablenkröhre ist eine evakuierte Röhre, in der an der Kathode durch den glühelektrischen Effekt ein Elektronenstrahl erzeugt wird, der wiederum ein senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufendes E-Feld durchquert und dort „abgelenkt“ wird.

• Der Strahl entsteht durch die anliegende Anodenspannung, die die Elektronen in Richtung Anode beschleunigt. Ein Zylinder verhindert dabei, dass der Strahl zu Beginn schon zerstreut wird.

• Passieren die Elektronen die Anode mit einer konstanten Geschwindigkeit v_x, so gelangen sie zum Plattenkondensator, zwischen dem ein E-Feld herrscht.

• Durch das elektrische Feld wird der Elektronenstrahl gleichmäßig in y-Richtung beschleunigt dadurch von seiner geradlinigen Bahn abgelenkt.

• Auf Höhe des Kondensators befindet sich ein Koordinatensystem, an dem die Veränderung des Strahls nachzuvollziehen ist.

• Nun können die Ablenkspannungen U_y und die Beschleunigungsspannung U_A beliebig verändert werden um die Auswirkungen am Koordinatensystem abzulesen. Der Strahl wird während seiner Ablenkung immer eine parabelförmige Bahn annehmen.

• Eine spezielle Form der Ablenkröhre ist die Braunsche Röhre. Bei ihr kann der Strahl durch einen zweiten Kondensator zusätzlich in z-Richtung beschleunigt werden.

Wichtige Formeln:

Beispielaufgaben

Elektronen werden in einer evakuierten Glasröhre durch eine konstante Gleichspannung U

= 285 V in horizontaler Richtung nach rechts beschleunigt und gelangen dann in das vertikale homogene Feld eines Plattenkondensators mit der Plattenlänge l = 12 cm und dem Plattenabstand d = 10 cm. An den Platten liegt die konstante Gleichspannung U an. Die obere Platte sei positiv geladen; die Elektronen treten genau in der Mitte zwischen den Platten in das Feld ein.

a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit der Elektronen beim Eintritt in das Kondensatorfeld.

(Ergebnis 1,00 · 10

m/s)

b) Leiten Sie allgemein die parameterfreie Gleichung der Bahnkurve bezüglich eines geeigneten

Koordinatensystems her. Begründen Sie, dass die Bahnkurve Teil einer Parabel ist.

c) Weisen Sie allgemein nach: Verwendet man statt der Elektronen andere negativ geladene Teilchen, die wie beschrieben zunächst durch U

beschleunigt und dann mit U abgelenkt werden, so durchlaufen sie die gleiche Parabelbahn.

Beschleunigung in y-Richtung

Parabelgleichung des Strahls

Geschwingikeit der Elektronen in x-Richtung