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3. Technische Daten
Heizung:
Anodenspannung:
Anodenstrom:
Kondensatorspannung: max. 350 V
Abstand
Kondensatorplatten:
Fluoreszenzschirm:
Glaskolben:
Gesamtlänge:
4. Bedienung
Zur Durchführung der Experimente mit der
Thomson-Röhre sind folgende Geräte zusätzlich
erforderlich:
1 Röhrenhalter S
1 Hochspannungsnetzgerät 5 kV (115 V, 50/60 Hz)
oder
1 Hochspannungsnetzgerät 5 kV (230 V, 50/60 Hz)
1 Helmholtz-Spulenpaar S
1 DC Netzgerät 500 V (115 V, 50/60 Hz) 1003307
oder
1 DC Netzgerät 500 V (230 V, 50/60 Hz) 1003308
1 Analog Multimeter AM51
4.1 Einsetzen der Thomson-Röhre in den
Röhrenhalter
•
Röhre nur bei ausgeschalteten Versor-
gungsgeräten ein- und ausbauen.
•
Röhre mit leichtem Druck in die Fassung des
Röhrenhalters schieben bis die Stiftkontakte
vollständig in der Fassung sitzen, dabei auf
eindeutige Position des Führungsstiftes achten.
4.2 Entnahme der Thomson-Röhre aus dem
Röhrenhalter
•
Zum Entnehmen der Röhre mit dem Zeige-
finger der rechten Hand von hinten auf den
Führungsstift drücken bis sich die Kontakt-
stifte lösen. Dann die Röhre entnehmen.
5. Experimentierbeispiele
5.1 Magnetische Ablenkung
•
Schaltung gemäß Fig. 2 herstellen.
•
Spulen in Helmholtz-Geometrie aufbauen.
•
Hochspannungs-Netzgerät einschalten.
•
Spannung an die Spulen anlegen und
Strahlverlauf beobachten.
Der Elektronenstrahlverlauf ist kreisförmig, die
Ablenkung erfolgt in einer Ebene senkrecht zum
elektromagnetischen Feld.
Bei konstanter Anodenspannung verringert sich
der Radius der Ablenkung mit Erhöhung des
max. 7,5 V AC/DC
2000 V – 5000 V DC
ca. 0,1 mA bei 4000 V
ca. 8 mm
80 mm x 80 mm
ca. 130 mm Ø
ca. 260 mm
1014525
1003309
1003310
1000611
1003074
Spulenstroms.
Bei konstantem Spulenstrom vergrößert sich der
Radius mit Erhöhung der Anodenspannung, was
auf eine höhere Geschwindigkeit hinweist.
Ein Elektron der Masse m und der Ladung e,
das sich senkrecht zu einem magnetischen Feld
B bewegt, wird durch die Lorentzkraft
B e v in eine Kreisbahn gezwungen:
2
⋅
m
v
⋅
⋅
=
B
e
v
r
mit v = Geschwindigkeit des Elektrons und r =
Krümmungsradius.
5.2 Elektrische Ablenkung
•
Beschaltung der Röhre gemäß Fig. 3 vor-
nehmen.
•
Hochspannungs-Netzgerät einschalten.
•
Spannung an den Plattenkondensator anle-
gen und Strahlverlauf beobachten.
Ein Elektron, das mit der Geschwindigkeit v das
elektrische Feld E eines Plattenkondensators
mit der Kondensatorspannung U
tenabstand d durchfliegt, wird auf eine Parabel-
bahn abgelenkt:
1
e
E
=
⋅
⋅
⋅
y
x
2
2
m
v
wobei y die lineare Ablenkung über die lineare
Distanz x ist.
5.3 Bestimmung von e/m und v
5.3.1 Mittels magnetischer Ablenkung
•
Versuchsaufbau gemäß Fig. 2.
Für die von der Anodenspannung U
Geschwindigkeit der Elektronen v gilt:
e
= 2
⋅
⋅
v
U
A
m
Aus den Gleichungen 1 und 3 folgt für die spezi-
fische Ladung e/m:
⋅
2
e
U
=
A
(
)
2
⋅
m
B
r
kann unmittelbar abgelesen werden, B und r
U
A
lassen sich experimentell bestimmen.
5.3.1.1 Bestimmung von r
Der Krümmungsradius r des abgelenkten Elekt-
ronenstrahls lässt sich aus dem Austrittspunkt A
bestimmen (siehe Fig. 1).
Nach Pythagoras gilt:
2
2
2
2
= c
+ b
= c
+(r - a)
r
2
2
+
c
a
=
r
2
a
Bei Austritt entlang k = k' = 80 mm gilt:
2
2
2
2
+ a
= d
= k'
c
+ e
2
2
2
= f
= ½g
= ½(k – e)
a
2
(1)
und dem Plat-
P
2
(2)
abhängige
A
(3)
(4)
2
2
2
2
= c
+ r
-2ra + a
(5)
2
2
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