Naemi |
Verfasst am: 05. Okt 2004 21:28 Titel: |
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Was den Versuchsaufbau betrifft (du hast doch sicher eine Skizze?): Du musst die Endgeschwindigkeit der Elektronen nach der Beschleunigung errechnen. Dafür gilt: Beschleunigungsarbeit = kinetische Energie, also je nachdem oder (Letzterese natürlich ausgerechnet, ab etwa 0,3 c musst du relativistisch rechnen) Für das Verständnis der Kreisbahn muss du die Lorentzkraft verstehen, sowie die Formel für das Magnetfeld einer Spule haben. (ach ne, die misst du ja mit der HAll-Sonde...) zum Hall-Effekt: http://de.wikipedia.org/wiki/Hallsonde Die wirkende Lorentzkraft, die das Elektron auf eine Kreisbahn zwingt entspricht dann der Zentripetalkraft: (Guck besser nochmalö in der Formelsammlung nach ) Kannst dann nach e/m auflösen. Der Versuch mit den Wasserstoffionen läuft analog dazu ab, du musst nur die andere Masse berücksichtigen... |
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Sunny |
Verfasst am: 04. Okt 2004 22:05 Titel: Elektronenstrahl im Magnetfeld |
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Dynamik der Kreisbewegung: Elektronenstrahl im Magnetfeld Hallo demnächst müssen wir folgenden Versuch starten ... und irgendwie die unten stehenden Fragen dazu beantworten ... leider versteh ich nicht was wir da über haupt machen soll und kann mir jemand bei der Beantwortung der Fragen helfen bzw. gute Seiten empfehlen?? Versuch An das Strahlerzeugungssystem wird eine Heizspannung von 6.3V ~ gelegt. Die aus der Glühkathode austretenden Elektronen werden durch die Gitterspannung (-50V ... 0V) und die Anodenspannung (0 ... +250V) beschleunigt. Die drei Spannungen werden von einem Universal--Netzgerät bezogen. Die Helmholtzspulen sind in Reihe geschaltet ("1" mit "1" verbunden; Stromzuführung über "2"). Der Strom wird von einem stabilisierten Netzgerät geliefert. Danmik der Kreisbewegung: Elektronenstrahl im Magnetfeld Seite 2 von 4 Die Spulendaten sind: n=154 (Windungszahl) und R=0.20m (Radius). Die Anodenspannung und der Spulenstrom werden durch Meßinstrumente angezeigt. Das Magnetfeld soll mit einer Hallsonde (NEVAMagnetfeldmeßgerät) vermessen werden. Zur Kalibrierung dieser Apparatur steht eine lange Spule als Referenz zur Verfügung. è Realisieren Sie die Beschaltung des Fadenstrahlrohrs (Abb.2) und der Helmholtzspulen Erzeugen Sie eine Elektronenkreisbahn. Die Beeinflussung der Elektronenbahn durch geometrische Veränderungen (Fadenstrahlrohr), Beschleunigungsspannung und Spulenstrom soll qualitativ mit den Formeln im Grundlagenteil verglichen werden. Atome des Füllgases (hier: Argon) werden durch die Elektronen ionisiert. Das Rekombinationsleuchten macht den Strahl sichtbar; der Spulenberich wird daher durch ein Tuch zusätzlich abgedunktelt. Danmik der Kreisbewegung: Elektronenstrahl im Magnetfeld Seite 3 von 4 Messung der Beschleunigungsspannung in Abhängigkeit vom Kreisradius r für r=2,3,4 und 5 cm.Variieren Sie dabei den Spulenstrom (< 3 A) und die Beschleunigungsspannung (< 260V) so, daß Sie den jeweiligen Steg treffen. Dokumentieren Sie jeweils die Einstellungen. Die mit Leuchtfarbe bestrichenen Metallstege definieren Kreisbahnen mit r=2,3,4 und 5cm. Die Stege sollen vom Strahl "voll getroffen" werden. Kalibrieren Sie die Hallsonde mit Hilfe einer langen Spule. Führen Sie dazu 5 Messungen mit Strömen zwischen I=0.1A und I=1.0A durch. Die Berechnung des Magnetfeldes der langen Spule erfolgt mit Gleichung (5). Tragen Sie in der Kalibrierungskurve die berechnete magnetische Induktion gegen die vom Magnetfeldmeßgerät angezeigte Ausgangsspannung auf. Das Magnetfeld wird – für jede Messung separat - mit dem Meßgeräte über eine Spannung gemessen. Entfernen Sie das Fadenstrahlrohr und vermessen Sie das Magnetfeld in der Mitte der Helmholtz- Spulen im für die in Aufgabenteil 3. gewählten Spulenströme. Die gemessenen Spannungen werden über die in 4. ermittelte Eichkurve in Magnetfelder konvertiert. Beachten Sie die in der Eichkurve eingestellten Meßbereiche des Magnetfeldmeßgerätes und des Voltmeters. Wählen Sie die Meßpositionen so, daß der Bereich der Elektronenkreisbahnen erfaßt wird. Mit Hilfe der Beschleunigungsspannung, des Magnetfeldes kann nun für jeden Radius die spezifische Elektronenladung e/m berechnet werden. Berechnen Sie e/m für alle in Aufgabe 3 durchgeführten Messungen. Setzen Sie dabei jeweils die gemessene magnetische Flußdichte B ein. Bilden Sie den Mittelwert von e/m und die Standardabweichung für alle Messungen. Tragen Sie die Meßwerte von e/m als Funktion von r auf und markieren Sie den Literaturwert. Diskutieren Sie Ihre Ergebnisse. Wie liegen Ihre Resultate (Mittelwert± Standardabweichung) relativ zum Literaturwert ? Fragen: ·Meßprinzip einer Hallsonde. · Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich die Elektronen auf der Kreisbahn ? Muss die relativistische Massenzunahme berücksichtigt werden · Wie groß müßten Beschleunigungsspannung bzw. magnetische Flußdichte gewählt werden, wenn man den Versuch mit positiv geladenen Wasserstoffionen statt mit Elektronen durchführen würde ? (Rechnen Sie mit r = 4 cm., verwenden Sie die Masse eines Wasserstoffatoms) · Wie groß ist der Einfluß der thermischen Energie der Elektronen ? Vielen Dank! |
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