Elektronen in feldern

Tobi Schätzle · Anmeldungsdatum: 24.06.2014 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo, und danke schonmal im vorraus hier sind meine Fragen , die ich bis morgen abend (25.06.2014 um 21:00)spätestens bräuchte. Ich hoffe jemand kann mir helfen es ist ganz wichtig.

1. Welche Geschwindigkeit erreichen die die Elektronen in einer Braumschen Röhre, wenn die Anodenspannung 700 V beträgt?

2. Eine Braumsche Röhre hat Ablenkplatten von 3 cm Länge und 1 cm Abstand. An ihnen liegt eine Spannung von 60V. Ein Elektron fliegt mit der Geschwindigkeit 10^7 m/s senkrecht zu den Feldlinien in das homogene Feld
a) Welche Kraft wirkt auf das Elektron?
b) Welche Beschleunigung in Feldrichtung erfährt es?
c) In welchen Abstand von der ursprünglichen Bahn verläßt es das Feld?
d) Wie groß ist die Komponente der Geschwindigkeit senkrecht zu den Platten beim Austritt des Elektrons aus dem Feld?
e) Um welchen Winkel wurde es aus der ursprünglichen Bahn abgelenkt?
f) Wie groß ist die Ablenkung auf dem Schirm, wenn dieser 20 cm vom Feld entfernt liegt?

3. Eine Braumsche Röhre hat folgende Abmessungen: Abstand Kathode - Anode AB = 5 cm; Abstand Anode - Ablenklplatten BC = 1cm; Länge der Ablenkplatten CD = 3cm; Abstand Ablenkplatten - Schirm DE = 10 cm.
Ein Elektron verläßt die Anode in Achsenrichtung mit der Geschwindigkeit 5*10^5 m/s, das Plattenfeld mit 6*10^5
a) Beschreibe die Bewegungsarten des Elektrons in den einzelnen Abschnitten.
b) Skizziere das Geschwindigkeit-Weg-Diagramm des Elektrons.

4. Warum bewegen sich die Elektronen in dem elektrischen Feld zwischen den Ablenkplatten einer Braunschen Röhre auf einer Parabel?

5. Wenn man in eienr Braunschen Röhre zur Ablenkung des Strahles an Stelle des elektrischen Feldes zwischen den Ablenkplatten ein homogenes Magnetfeld benützt, beschreiben die Elektronen anstatt einer Parabel ein Stück einer Kreisbahn. Warum?

6. Unter welchen Bedingungen werden bewegte Elektronen in einem zeitlichen konstanten homogenen Magnetfeld
a) nicht beeinflusst,
b) in eine Kreisbahn gezwungen,
c) in eine Schraubenlinie gezwungen?

7. In einem homogenen Magnetfeld bewegt sich ein Elektron mit der Geschwindigkeit v auf einer Kreisbahn.
a) Wie ist die Kreisbahnebene zu den magnetischen Feldlinien orientiert?
b) Wie hängt der Kreisbahnradius von der Geschwindigkeit ab?
c) Wie ändert sich bei Verdoppelung der Geschwindigkeit v die Umlaufzeit T des Elektrons, wenn die Stärke des Magnetfeldes nicht verändert wird?
d) Wie ändert sich die Umlaufpszeit T, wenn man gleichzeitig mit der Verdoppelung der Geschwindigkeit v das Magnetfeld so verstärkt, dass das Elektron die ursprüngliche Kreisbahn beibehält?

8. In einem homogenen Magnetfeld der Kraftflußdichte 8*10^-4 Vs/m² werden Elektronen in eine Kreisbahn von 5 cm Radius gelenkt (e/m = 1,76 * 10^11 As/kg)
a) Berechne die Bahngeschwindigkeit v der Elektronen!
b) Welche Spannung ist erforderlich, um die Elektronen auf diese Bahngeschwindigkeit zu bringen?

9. Vergleiche die Bahnen eines Elektronenstrahls, der senkrecht zu den Feldlinien a) eines magnetischen Feldes b) eines elektrischen Feldes eintritt
1) Welche Formen haben die Bahnen?
2) Begründe das Zustandekommen!
3) Welche Änderung erfährt in beiden Fällen die Bahngeschwindigkeit?

Meine Ideen:
Ich kann hierzu leider keine Ideen geben, den ich bin auf diesem Gebiet genau das Gegenteil eines Spezialisten, jedoch hoffe ich Ihr könnt mir helfen.
Ich währe euch wirklich sehr dankbar, wenn ihr mir zumindest ein Paar Fragen beantworten könntet.
Jedoch ist es ganz wichtig, dass die Antworten bis spätestens den 25.06.2014 um 21:00 kommen, denn ich benötige es sehr dringen.
Ich bedanke mich schonmal im Vorraus und frohes Rechnen wünscht euch Tobi.

E=mc² · Anmeldungsdatum: 24.06.2014 Beiträge: 494

Ich kann auf die schnelle nur einzelne Fragen beantworten. Ich hab dir mal hingeschrieben, mit welchen Ansätzen ich hier rechnen würde, ausrechnen solltest du es schon selbst.

1) Das Elektron hat am Ende eine E_kin von 700eV. Das in J umrechnen und mit der Elektronenmasse in eine Formel für die E_kin einsetzen und umformen. Probiers mal mit E=1/2 m*v², aber wenn v in die Nähe von 3*10^8 m/s kommt, wirst su die Effekte der SRT berücksichtigen müssen, dann brauchst du eine Formel wie hier:

http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/SRT/Energie.html Formel 8 & 9.

4) gleichmäßig beschleunigte Bewegungskomponente in die Richtung normal zur Richtung der e- am Beginn überlagert sich mit der unveränderten anderen Bewegungskomponente (Bewegung der e- am Beginn)

6)a)Bewegung der e- parallel zum Magnetfeld
b) normal
c) in allen anderen Fällen

7) a)normal
b) Lorentzkraft = Zentrifugalkraft
v*B = m*v²/r
nach r = ..... umformen und schauen in welcher Potenz "v" steht
c) 2 hoch die Potenz von v (siehe b))
d) doppelte Geschwindigkeit, gleicher Weg (v=s/t umformen)

8 ) a) das was da angegeben ist, ist B und r --> Formel von 7) einsetzen
b) siehe 1)

9) a) steht in den Angaben der vorherigen Fragen

den Rest weiß ich leider nicht auf die Schnelle. Ich hoffe ich hab mich nicht irgendwo geirrt.

Tobi Schätzlee · Gast

Vielen Dank,
du hast mir schon einmal ein wenig weiter geholfen , jedoch wäre es nett , wenn mir jemand noch die restlichen aufgaben lösen könnte.