Stundenprotokoll Physik LK 31.10.2007 Fachlehrer: Herr Bastgen Protokollführer: Lucas Bock
Aus einem Glasrohr wird mit einer Evakuierungspumpe die Luft herausgesaugt und an die beiden Ende eine hohe Spannung angelegt. An der linken Seite leuchtet das Rohr nur ein kleines Stück, an der rechten Seite bildet es
einzelne Schichten. Beim Ausschalten der Pumpe leuchtet das Glasrohr auf der gesamten Fläche, lässt aber mit der Zeit an Leuchtkraft nach. Die Elektronen werden so stark beschleunigt und regen das Gas(Luft) an, dass es anfängt zu leuchten
Wir haben außerdem gelernt, dass herkömmliche Leuchtstoffröhren nur aus 3 oder 4 Farben bestehen. Diese kann man zum Beispiel sehen, wenn man eine CD an eine Röhre hält.
In einem weiteren aufgebauten Versuch zeigte und Herr Bastgen eine Röhrendiode und eine Röhrentriode. Bei der Röhrendiode, sind ein Glühdraht und eine Auffangplatte zusammen in einem Glaskolben. Wenn man den Draht nun sehr stark zum Glühen bringt und an der Platte der Pluspol ist, lösen sich Elektronen aus
dem Draht aus und wandern zur Platte.
Bei umgekehrter Polung passiert nichts, da die Elektronen sich nicht aus der Platte lösen können.
Bei der Röhrentriode ist zwischen dem Draht und der Platte noch ein Gitter.
Dieses Gitter lädt sich durch die Elektronen negativ auf und behindert somit den Stromfluss. Legt man an diesem Gitter auch eine Spannung an, so kann man den Stromfluss entweder behindern oder ihn verstärken. Mit einer geringen Spannung kann man die
Stromstärke stark verändern. Früher wurden Röhrentrioden, wie heute Transistoren, als Verstärker benutzt.
Röhrendiode Röhrentriode
Des Weiteren ging Herr Bastgen kurz auf die Funktionsweise eines Transistors ein und zeichnete einen Transistor als Schalter an die Tafel. Hierbei verstärkt der Transistor die Stromstärke, also ist I2 >>I1. Der Transistor ist hier Ersatz für die Triode.
Versuche zur Magnetischen Feldstärke B
Wir legen einen nicht magnetischen Aluminiumstab auf zwei Schienen, die an eine Spannungsquelle angeschlossen sind. Dieses wird in das magnetische Feld eines Hufeisenmagnetes gebracht. Sobald wir Strom durch den Aluminiumstab fließen lassen rollt er in Richtung des Magnetes und erzeugt Funken. Beim Umpolen rollt der Stab in die Entgegengesetzte Richtung.
In welche Richtung der Metallstab rollen wird, lässt sich anhand der rechten Handregel feststellen. Dabei zeigt der Daumen die Stromrichtung von + nach - , der ausgestreckte Zeigefinger zeigt die Magnetfeldrichtung vom Nord zum Südpol an und der um 90°
angewinkelte Mittelfinger gibt uns die Richtung der Kraft.
Lorentzkraft
Die Kraft F ist das Kreuzprodukt aus der Stromrichtung I und der Magnetfeldrichtung B. Sie wirkt senkrecht auf die Stromrichtung und auf die Magnetfeldrichtung.
Also gilt auch
abcund dass
asenkrecht zu
bund
asenkrecht zu
cist. Um
azu berechnen brauchen wir noch den Winkel zwischen b und c. Im Normalfall ist dieser 90°.
B I F
) , ) sin(
|
|
|
|
|
|a b c b c
In einem weiteren Versuch (siehe Bild oben) hängt eine Leiterschleife, die an ein Kraftmesser befestigt ist in das magnetische Feld einer Spule hinein. Wir lassen nun langsam Strom durch die Leiterschleife laufen und erhöhen ihn langsam. Um die Beziehung von der Stromstärke I zur Kraft F, die auf die Leiterschleife wirkt zu ermitteln notieren wir die Werte.
Am Diagramm lesen wir ab, dass F proportional zur Stromstärke I ist. Herr Bastgen gab uns außerdem bekannt, dass die Kraft auch proportional zur Leiterlänge s ist.
Daraus folgt
s q vt s q I
F
v q const
F
Die fehlende Proportionalitätskonstante ist die magnetische Flussdiche B.
Also ist
B qFvDabei ist q die Ladung und v die Geschwindigkeit der Elektronen.
Kraft F in
mN Stromstärke
I in A
0,09 1
0,19 2
0,27 3
0,35 4
0,43 5
0,48 6
0,52 7
0,52 8
0,65 9
0,7 10
