Aufgabe (ähnlichkeit mit glühelektrischer effekt)

physiklkneu · Anmeldungsdatum: 29.08.2010 Beiträge: 38

Meine Frage:
Eine Spule ist an einer Spannungsquelle angeschlossen (negativer Pol).Über der Spule ist der positive Pol (Leiter).Von der Spule treten durch die Erwärmung Elektronen aus (Elementarladungen). Der positive Leiter ist so eine art platte, auf die die elektronen aufkommen.Aber es gibt in der mitte der Platte ein kleines Loch, wodurch einige Elektronen rein fließen.Die reingeflossenen Elektronen betreten nun das el. Feld eines Kondensator. Die Elementarladungen werden von der postiven Platte angezogen und ändern so mit ihre richtung. Um wie viel Cm hat sich die kugel nach rechts oder nach links verschoben

Meine Ideen:
Die Skizze zeigt das die Elementarladungen wenn sie gerade aus ohne irgendeine Kraftwirkung fließen eine gleichförmige Bewegung haben. In dem Moment wo sie das Feld des Kondensators betreten wirkt eine gleichmäßig beschleunigte Kraft nach links.-> ähnlich wie beim waagerechten Wurf

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Du beschreibst eine Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Ablenkung. Die "Spule" ist nichts anderes als eine Widerstandsheizung, in der durch Zufuhr thermischer Energie ein Teil der Elektronen die Austrittsarbeit aus dem Kathodenmaterial überwinden kann. Diese Elektronen werden im elektrischen Feld zwischen Heizkathode (Minuspol) und Plattenanode (Pluspol) gleichmäßig beschleunigt, haben also beim Auftreffen auf die Anode bzw. beim Durchtritt durch das Loch in der Mitte der Anode eine bestimmte Geschwindigkeit. Der Bewegung mit der dann konstanten Geschwindigkeit in x-Richtung) wird im Feld des Ablenkkondensators eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung in y-Richtung überlagert. Im Prinzip handelt es sich um das Phänomen des waagrechten Wurfes. Dafür kannst Du die entsprechenden Formeln verwenden. Die Anfangsgeschwindigkeit ergibt sich aus der Anodenspannung, der "Abwurfwinkel" ist 0°, und die Ablenkung (in y-Richtung) ergibt sich aus der Entfernung des Schirms von der Anode. Die hast Du nicht genannt.

physiklkneu · Anmeldungsdatum: 29.08.2010 Beiträge: 38

Skizze

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Na bitte! Berechne also die Geschwindigkeit, die die Elektronen nach Durchlaufen der Beschleunigungsstrecke mit der Spannungsdifferenz 2,2 kV haben, mit der sie also in den Ablenkkondensator eintreten. Dann berechnest Du die Ablenkung nach Durchlaufen der Kondensatorlänge 8cm. Damit ergibt sich ein Winkel zur Vertikalen, mit dessen Hilfe (Winkelfunktion Tangens) Du die Ablenkung bestimmen kannst.

physiklkneu · Anmeldungsdatum: 29.08.2010 Beiträge: 38

Also die Geschwindigkeit die die Elektronen nach Durchlaufen der Beschleunigungsstrecke mit der Spannungsdifferenz 2,2 kV haben kann man ja mit den satz des pythagoras glaub cih berechnen (wie beim waagerechten Wurf). Die Elementarladungen werden mit 2,2kv angezogen also in y richtung.Und in x Richtung wirkt keine geschwindigkeit? Mir fällt jetzt aber keine Formel dafür ein? Die Formeln beim waagerechten Wurf passen dazu garnicht?

physiklkneu · Anmeldungsdatum: 29.08.2010 Beiträge: 38

kann man das vielleicht mit einem senkrechten Wurf vergleichen also in diesem Fall dann a=m*U/m

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Nix senkrechter Wurf. Dreh' die ganze Anordnung mal im Uhrzeigersinn um 90°, dann kannst Du Dir das vielleicht besser vorstellen. Dann wird ein Elektron nach rechts in x-Richtung mit 2,2kV beschleunigt und tritt mit der dabei erreichten Geschwindigkeit in den Ablenkkondensator ein. Da in x-Richtung keine weiteren Kräfte wirken, bleibt diese Geschwindiglkeit - wie beim waggrechten Wurf - erhalten. Senkrecht dazu, nämlich in y-Richtung, diesmal nur nach oben (anstatt wie beim waagrechten Wurf nach unten) wirkt eine konstante Ablenkkraft. Beim waagrechten Wurf wäre das die Gewichtskraft nach unten, hier ist das die elektrische Feldkraft nach oben. Das Prinzip ist dasselbe: Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit in x-Richtung überlagert durch eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung in y-Richtung.

physiklkneu · Anmeldungsdatum: 29.08.2010 Beiträge: 38

Kannst du mir vielleicht erklären wie ich Formeln ,die ich hier brauche, herausbekomme? Ich hab das jetzt verstanden aber wie komm ich auf die Formeln?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

physiklkneu · Anmeldungsdatum: 29.08.2010 Beiträge: 38

kannst du mir weiterhelfen ich blick da nicht durch?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Ohne Dein eigenes Zutun wird da nix draus. Ich empfehle Dir, Dein Physikbuch vorzunehmen und das Kapitel über gleichförmige geradlinige Bewegung und gleichförmig beschleunigte, geradlinige Bewegung durchzuarbeiten. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse wendest Du der Reihe nach auf deine Aufgabenstellung an

1. Mit welcher Kraft werden die Elektronen in der "Beschleunigungsstrecke" angezogen (Coulombsches Gesetz)?
2. Wie groß ist die im el. Feld der Beschleunigungsstrecke nach Durchlaufen der Spannung U aufgenommene Energie, die dann ja als kinetische Energie vorliegen muss (Energieerhaltungssatz)?
2. Wie groß ist die Geschwindigkeit eines Elektrons, dessen kinetische Energie bekannt ist?
3. In welcher Zeit durchläuft ein Elektron mit einer bekannten Geschwindigkeit einen Kondensator der Länge l (gleichförmige, geradlinige Bewegung)?
4. Welche Kraft wirkt auf das Elektron im Ablenkkondensator (Coulombsches Gesetz)?
5. Wie groß ist deshalb die Beschleunigung in y-Richtung?
6. Welche Geschwindigkeit (in y-Richtung) erreicht das Elektron deshalb in der unter 3. bestimmten Zeit (gleichmäßig beschleunigte, geradlinige Bewegung)?
7. Wie groß ist deshalb der Winkel zwischen Geschwindigkeit in x-Richtung und Gesamtgeschwindigkeit beim Austritt aus dem Ablenkkondensator (Winkelfunktion Tangens)?
8. Wie groß ist die seitliche Ablenkung (in y-Richtung) nach Durchlaufen des Ablenkkondensators (gleichmäßig beschleunigte, geradlinige Bewegung)?
9. Wie groß ist die zusätzliche seitliche Ablenkung bei bekanntem Abstand Ablenkkondensator-Schirm (Winkelfunktion Tangens)?
10. Wie groß ist demnach die gesamte seitliche Ablenkung (Addition der Ergebnisse aus 8. und 9.)?