Physikprotokoll vom 13.9 Lucas Bock Herr Bastgen
Zu Beginn der Stunde führten wir einen Versuch als Anlehnung zu unserer Hausaufgabe, die Elektronenableitung im Plattenkondensator zu bestimmen, durch.
Die Elektronenablenkröhre ist mit zwei Spannungsnetzgeräten verbunden. Das linke erzeugt die Beschleunigungsspannung, das rechte erzeugt das elektrische Feld im Kondensator. Der Elektronenfluss wird dann durch ein Gas im Glaskolben sichtbar. Die Elektronen werden mit der Richtung des elektrischen Feldes zum Pluspol hingeleitet. Ändern wir die Pole des Kondensators, ändert sich auch die Richtung der Ableitung.
Vergrößern wir die Beschleunigungsspannung so wird die Ableitung geringer.
Vergrößern wir die Spannung im Kondensator, so wird die Ableitung kleiner.
Die Elektronen werden durch den glühelektrischen Effekt mit der Beschleunigungsspannung U
Bzur Anodenblende hin beschleunigt.
Dort gilt nach gleichsetzen der Energien:
B
B
U
m v e
v m U
e ² 2 2
1
Das Elektron fliegt mit der Geschwindigkeit v in den Plattenkondensator. (Außerhalb der Kondensatoren bleibt die Geschwindigkeit gleich, da hier kein elektrisches Feld herrscht) Im Plattenkondensator gilt:
d e U E e d F
E U
Um die Ablenkung berechnen zu können brauchen wir die Aufenthaltsdauer des Elektrons im Kondensator. Nach dem Unabhängigkeitsprinzip (v
xund v
yunabhängig, v
xbleibt konstant) wissen wir, dass die Aufenthaltsdauer sich durch die Ablenkung nicht verändert. Also gilt:
vx t l t
vx l . In diese Formel setzen wir die eben berechnete Geschwindigkeit ein:
U
Bm e l vx
t l
2
Da die Kraft F konstant ist, ist gemäß F m a auch die Beschleunigung m
a F konstant. Es handelt sich also um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung gilt: ²
2 1 a t s
Demzufolge ist die Ablenkung s am Ende des Kondensators (mit t= Aufenthaltsdauer)x
d l U
U m U
e l d e U U m
m e
l m s F
B B B
² 4
1 2
² 1
2 1 2
² 2
1
Bemerkenswert ist, dass die Ablenkung s unabhängig von der Ladung e und der Masse der Ladung m ist.
Rechnet man mit einer ganz bestimmten Geschwindigkeit, ohne die Beschleunigungsspannung U
Bso gilt:
²
² 2
1
v
l
d
U
m
s e
In unserem Experiment hatten wir im Kondensator eine Spannung U von 300V und eine Beschleunigungsspannung U
bvon 6000V. Die Länge des Kondensators l betrug 0,1m, der Abstand d 0,05m.
m m m V
V 0 , 0025
05 , 0
)² 1 , 0 ( 6000
300 4
1
In unserem Experiment wurde also der Elektronenstrahl wurde um 2,5mm abgeleitet.
Herr Bastgen erklärte uns, dass wir die Gravitation außen vor lassen könnten, was wir mit folgender Rechnung bewiesen.
14
² 31 19
²
²
10 07 , 81 1
, 9
05 , 0
300 10
1 , 9
10 6 , 1 81
, 9 81
,
9
s m sm
s m
