Ladungstransport in Gasen

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2 Ladungstanspot in Gasen Gase bestehen nomaleweise aus el. neutalen Molekülen und leiten den Stom nicht. Ladungstanspot titt est auf, wenn die Moleküle ionisiet weden e.g. duch Ehitzen (Plasma) Schnell bewegte Ionen Ionisieende Stahlung (UV-Licht, Röntgenstahlung, adioaktive Stahlung (α, β, γ-stahlung) Ionisationskamme: lle Ionen weden von Spannung abgesaugt Selbstständige Gasentladung: Ionen weden stak beschleunigt und ionisieen weitee Moleküle Stom ~ ionisieende Stahlung

3 Ladungstanspot in Gasen Geige-Mülle Mülle-Zähloh: Betieb eine Ionisationskamme so, dass ein einzelnes Quant eine selbstständige Gasentladung auslöst, die abe dann sofot wiede abbicht. nwendung: Stahlungsmessgeät, Stahlenschutz,...

4 Ladungstanspot im Vakuum: (fast) lee. Restduck typisch: 10-9 ba. (e.g. Röntgenöhen) Vakuum Ohne Mateie kein Ladungstanspot. Es müssen Elektonen ode Ionen ins Vakuum gebacht weden, um Stom hevozuufen. Themische Elektonenemission (Richadson-Effekt, Edison-Effekt): glühende Metalldaht sendet Elektonen aus (Bownsche Bewegung + Übewindung de ustittsabeit) Ionenquellen: Gase weden ionisiet und unte niedigem Duck ins Vakuum eingestömt. Elektonenöhe: Gleichichte

5 Elektonenöhe De Stom in Elektonenöhen lässt sich duch die Gittespannung steuen: Kann als Vestäke benutzt weden (Heute esetzt duch Tansisto) Elektonenöhe: Gleichichte

6 Zuück zum Magnetismus... Magn. Flussdichte, magn. Feldstäke B: B = µ 0 µ H Modene Notation: B=Feldstäke Elektomagnet: Eisenken in Spule vestäkt nziehungskaft Magn. Feldkonstante µ 0 = 1.256*10-6 Vs/m Mateialkonstante µ = Pemeabilitätszahl Einheit von B: 1 Tesla = 1T = Magn. Fluss Φ: Φ = B Einheit: Vs 1 2 m 1 Webe = 1Wb = 1Vs lte Notation: H=Feldstäke Moden: H= magn. Eegung H Magn. Feldstäke H eine Spule: Windungszahl n Stomstäke I = Länge de Spule l Einheit de magn. Feldstäke H: 1 m

7 Magnetische Wikung auf bewegte Ladungen und Stöme Loentz-Kaft Kaft: uf eine im Magnetfeld bewegte Ladung wikt eine Kaft F = qv B Keuzpodukt; Rechte Hand Regel F = qvb sin( v, B) F~v F~q F~B Hall Effekt: bewegte Elektonen im Leite efahen Queablenkung. Es entsteht die Hall-Spannung nwendungen: Elektonenstahlöhe (Fensehe) Fadenstahloh Massenspektomete nwendungen: Hall-Sonde: Sonde zu Messung von Magnetfelden (i. d. Regel aus Halbleitemateial, wo de Hall- Effekt besondes ausgepägt ist)

8 Magnetische Wikung auf bewegte Ladungen und Stöme Loentz-Kaft Kaft: uf eine im Magnetfeld bewegte Ladung wikt eine Kaft F = qv B Keuzpodukt; Rechte Hand Regel F = qvb sin( v, B) F~v F~q F~B Kaft auf stomduchflossenen Leite de Länge l: F = li B F~I F~l F~B nwendungen: Stommessgeäte Elektomotoen

9 Induktion: Spannung duch magn. Flussändeung Elektonen in bewegtem Leite efahen im Magnetfeld eine Loentz-Kaft. Daduch veschieben sich die Ladungen. Es entsteht eine Spannung: Induktionsspannung. Induktionsgesetz: U ind Flussändeung duch Vaiation dφ = n = nφ& dt de Stäke ode Richtung des Magnetfelds de Geometie ode Lage de Leiteschleife des Mateials (µ ) Fluss in Leiteschleifen (n Windungen) Elektizitätsezeugung duch Geneato (Lichtmaschine, Dynamo)

10 H = ni l Selbstinduktion Wid eine Spule eingeschaltet, so baut sich in de Spule ein magn. Feld auf: Dieses (veändeliche) Magnetfeld ezeugt eine Induktionsspannung in de Spule selbst: Selbstinduktion dφ db dh 2 U ind = n = n = nµ 0µ = n µ 0µ dt dt dt Induktivität L eine Spule: L = n Einheit: 2 µ 0 µ 1 Heny = 1H = l Vs 1 l di dt lso: U Φ = B ind = L di dt B = µ 0 µ H H = ni l

11 Selbstinduktion Lenzsche Regel: Die Spannung, die bei einem Induktionsvogang entsteht ezeugt Stöme, die wiedeum Magnetfelde ezeugen, die de pimäen Usache entgegenwiken. Tägheit des Magnetfeldes beim Einschalten: Die Selbstinduktionsspannung kompensiet zunächst die angelegte Spannung. De Stom wächst nu langsam an: Induktivität L eine Spule: L = n 2 µ 0 µ l Enegiespeicheung im Magnetfeld eine Spule: Wm = 1 LI 2 2 U ind = L di dt I g = U R R I = I g 1 exp t L

12 Selbstinduktion, In eine Metallplatte, die sich duch ein Magnetfeld bewegt, weden Spannungen und somit Wibelstöme induziet. Diese wiken dem uspünglichen Feld entgegen (Lenzsche Regel) nwendung: Wibelstombemse zum Dämpfen von Bewegungen Wibelstöme Supaleite: Hie fühen die im Supaleite induzieten Stöme eines Pemanentmagneten zum schweben. (E widesetzt sich de Bewegung)