Wie man versteht, wie ein Stromgenerator funktioniert

Transkript

1 Perrinröre... Fertige eine aufürlie und gegliederte Verubereibung an. Dazu geört ebenfall eine Saltkizze, die zu erläutern it.... Deute den Veru qualitati. Erläutere au, wie da Magnetfeld geritet ein uß, wele Bankure die Elektronen durlaufen und wele Funktion da Elektrokop at.... Leite eine Bezieung für die pezifie Ladung de Elektron it eßbaren Größen er. Überprüfe die Eineiten der Forel.... Folgende Bezieung betet zwien der Strotärke in der Heloltzpule und der agnetien Flußdite: B/-4 T 6,45 8,54,67,8 7,8 I/A,5,,5,3,4 Ertelle die Eikure für die Heloltzpulen...3 Dana wird i quantitatien Veru it der Perrin-Röre folgende Meßreie ertellt: U/V I/A,3,63,3,353 Betie die pezifie Ladung de Elektron au dieer Meung. Der Banradiu beträgt Leite eine Bezieung für die Ulaufdauer T de Elektron er und zeige, daß T on der Gewindigkeit unabängig it..3.. Berene die Ulaufdauer T, wenn die angelegte Beleunigungpannung 45 V beträgt.

2 .3.. Berene die Ulaufdauer T, wenn die angelegte Beleunigungpannung 45 V beträgt Wie lange brauen dann die Elektronen für die Streke in der Perrin- Röre?.4. Berene die kinetie Energie der Elektronen, wenn die Beleunigungpannung U 4 V beträgt. Berene die Gewindigkeit der Elektronen. Man läßt die Elektronen - jetzt one Magnetfeld - auf ein aorpe Kritall fallen... Erläutere die Beobatungen... Unter wele Winkel beobatet an da Maxiu erter Ordnung, wenn der Netzebenenabtand d 8p it? (U 4V).3. Berene die Gewindigkeit der Elektronen relatiiti, wenn die Beleunigungpanung U 4 kv beträgt..4. Berene die De-Broglie Wellenlänge it der Forel: λ e U + e U.5. Wele pezifie Ladung e/ erält an für diee Elektronen? Erläutere Dein Ergebni.

3 3 LÖSUNG:... Aufbau it Saltkizze Dur die Heizpannung wird eine Rauladungwolke erzeugt. Von der Hopannung werden die Elektronen zur Anode beleunigt. Da diee ol it, fliegen die Elektronen dur diee indur. Hinter der Anode at an einen freien Elektronentral. Die Heloltzpulen erzeugen ein oogene Magnetfeld. Da Elektrokop dient zu Nawei on Ladungen. Durfürung: Man tellt die Heiz- und die Beleunigungpannung an. Für jede Beleunigungpannung wält an einen Spulentro - und dait eine betite Flußdite der Heloltzpulen -, o daß der Elektronentral in den Faraday-Käfig fällt. Beobatung: Na Einalten glüt die Katode, na Einalten der Beleunigungpannung enttet ein Leutflek auf de Sir, tellt an den Spulentro ein, wandert dieer Flek in den Faradaykäfig und da Elektrokop lägt au.

4 4... Da Magnetfeld der Heloltzpulen tet enkret zur Bewegungritung der Elektronen. Diee erfaren daer eine Lorentzkraft, die wie eine Zentripetalkraft wirkt. Die Elektronen werden auf einer Kreiban abgelenkt. E ändert i die Ritung de Gewindigkeitektor, aber nit der Betrag.... Da Elektrokop zeigt dur einen Aulag Ladungen an, die o Faraday-Käfig darauf fließen. Würde an zuätzli - poitie oder negatie - Ladungen dazubringen, könnte an au de Veralten de Elektrokop auf die i Veru aufgebrate Ladung ließen. F L F Z eb r e e e e Die it der Kraftanatz. B und r ind eßbar, nit. Die Gewindigkeit uß it Hilfe de Energieanatze eliiniert werden. eu e Der Kraftanatz wird na e/ ugefort. Diee Bezieung für wird dann eingeetzt und quadriert. Br eu Br eu B r U B r Für die Eineiten folgt:

5 5 C 4 V J J C T CV CJ C C....3 I/A B/ -4 T U/V e/ /C/Kg,3 8,76 5,76.,63, 5 ",3 3,9 35 " C 5,8 45 "

6 6.3.. πr T eb r π π T eb eb.3. Au der Eikure folgt, daß bei 45 Volt die Flußdite B 5,8. -4 T it. 3 π 9, T, 6 C 5, 8 T, T.3.3 Man uß den Winkel ϕ betien: r oρ a r 5 5 o ρ, 66 5 ρ 48, 8

7 7 Für 36 brauen die Elektronen T,36. -8, für 48,8 T t 36 48, 8 48, 8, 36 t , W kin W el W Kin eu 9 6 W, 6 C 4V 6, 48 J kin Dait folgt für die Gewindigkeit, für die an in diee Falle no klai renen kann: W kin W kin 6 6, 4 J 3 9, 3, Man beobatet Beugungringe it ellen Maxia und dunklen Minia. Diee beweit, daß der Dualiu au für Elektronen gilt und diee folgli au Wellenarakter aben... E gilt zunät die Bragge Reflexionbedingung: nλ dinϕ Die Bezieung für die De-Broglie Wellenlänge lautet:

8 8 λ d inρ inρ d 34 6, 6 J inρ 3 7 9, 3, 74 8 p in ρ, 346 ρ, Jetzt uß die Gewindigkeit der Elektronen relatiiti berenet werden. W kin W el eu eu o o o eu eu + eu + Der ganze Audruk wird quadriert und na ugetellt:

9 9 eu + ( ) ( ) [ ( ) ] eu + Einetzten der Werte ergibt:, λ e U + e U, Man renet ier it de Ipul: p rel λ rel 8 3, 978 /, 766 e rel 8, 44, 99 3 C Da die Mae relatiiti zugenoen at, wird der Quotient e/ kleiner. Die Ladung bleibt kontant.

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