Braunsche Röhre

PhysikmachtSpaß? · Anmeldungsdatum: 25.10.2005 Beiträge: 6

Hallo,

habe hier Probleme eine Aufgabe zur braunschen Röhre zu lösen und hoffe mir kann jemand helfen.

Aufgabentext: In einer Braunschen Röhre werden Elektronen durch die Spannung U_A zur Andode hin beschleunigt. Beim Durchgang durch die Anode haben sie die Geschwindigkeit 9*10^6 m/s. Die Platten des Ablenkkondensators sind 4,5 cm lang und haben den Abstand 17mm. Die Ablenkspannung sei zunächst auf 34 Volt eingestellt. Vom Ende des Ablenkkondensators bis zum Schirm sind es 45cm.

a) Wie groß war die Beschleunigungsspannung U_A?

Hier habe ich eigentlich schon die Lösung: Ich habe die Formel für die Geschwindigkeit gegeben v=Wurzel aus ((2*U*Q)/m)

Diese Formel stelle ich dann nach U um und es kommt raus: U=(v^2*m)/(2*Q). Wenn ich jetzt aber für Elementarladung = 1,6022 * 10^-19C einsetze und als Masse 9,1095*10^-31kg bekomme ich raus: U=230,584 (m^2*kg)/(s^2*C) aber ich müsste doch als Einheit Volt rauskriegen. Weiß jemand ob man diese Einheiten in Volt umwandeln kann oder habe ich einfach nur falsch gerechnet?

Bei den weiteren zwei Teilaufgaben habe ich leider keine Ahnung wie ich anfangen soll, ich hoffe mir kann jemand einen Tip geben.

b)Wie groß kann die Ablenkungsspannung U_y bei dieser Braunschen Röhre höchstens sein?

d) Wie groß ist die spezifische Ablenkungspannung dieser Röhre?(in (mV)/(mm) angeben!)

Desweiteren wird gesagt, dass mann ausführlich beschreiben soll in welchen Teilen der Röhre sich die Elektronen nach welchen "Gesetzen" bewegen. Kann mir jemand auf die Sprünge helfen was hier mit Gesetzen gemeint ist? Ich kenne zwar einigermaßen die Funktionweise einer braunschen Röhre, bin hier aber doch etwas ratlos.

Schonmal vielen Dank
Mfg

Gast

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

http://de.wikipedia.org/wiki/Bildr%C3%B6hre

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Eine Skizze zu der Aufgabe stelle ich mit folgendermaßen vor:

Die Elektronen kommen von links und werden von U_A zur Anode hin beschleunigt, wie du mit deiner Formel berechnet hast. Nach der Anode kommt ein Ablenkkondensator, der die Elektronen senkrecht zu ihrer bisherigen Bewegungsrichtung ablenkt. An diesem Ablenkkondensator darf man die Spannung nicht zu groß machen, sonst knallen die Elektronen auf die Kondensatorplatte, bevor sie durchgeflogen sind. Das sollst du in b) ausrechnen.

Nach dem Kondensator ist der Elektronenstrahl um einen bestimmten Winkel, der von der Ablenkspannung abhängt, abgelenkt worden. Wenn er die Strecke bis zum Schirm zurückgelegt hat, hat er sich also dadurch seitlich um eine Strecke von der urprünglichen Strahlachse wegbewegt. Die Abhängigkeit der Ablenkspannung von dieser Strecke sollst du in c) ausrechnen.

Und zur Beschreibung der einzelnen Bewegungsphasen (Beschleunigung durch die Beschleunigungsspannung bis zur Anode, dann die Phase im Kondensator, dann der Flug zum Schirm) habe ich dir ja gerade schon einiges verraten.

//edit: schnudl war schneller

PhysikmachtSpaß? · Anmeldungsdatum: 25.10.2005 Beiträge: 6

Hallo,

vielen Dank für eure Antworten die mir sehr geholfen haben.
Ich habe mich jetzt noch mal intensiv mit dem Thema beschäftigt und zu allen Aufgaben eine Lösung ermittelt, kann mir vielleicht jemand sagen ob ich richtig liege?

Außerdem sollte noch ermittelt werden wie groß die Gesamtablenkung auf dem 45cm entfernten Leuchtschirm ist.

Hier bin ich folgendermaßen vorgegangen:

Für die Gesamtablenkung erst mal die Teilablenkungen y1 (Im Kondensator) und y2 (nach Kondensator) ausgerechnet:

E_y=U_y/d_y=34V/0,017m=2000N/C

Dieses Ergebniss dann in F_y=E_y*q eingesetzt und ich bekomme Fy=3,2044*10^-19N

Das dann in die Formel für die Beschleunigung eingesetzt: a_y=F_y/m=3,51765*10^14m/s^2

Dieses Ergebnis dann in die Wegformel der beschleunigten Bewegung eingesetzt: y1=1/2a_y*t^2
Ich bekomme dann für y1 einen Wert von 0,004397m

Dann v_y ausgerechnet und einen Wert für y2 von 0,087941m errechnet.

Also insgesamt ca. 9,2cm Ablenkung. Ist dieses Ergebnis richtig?

Zu d) Um die spezifische Ablenkspannung zu ermitteln habe ich jetzt die Ablenkspannung von 34V durch den Wert von 9,2cm geteilt. Ablenkspannung und Ablenkung müssten ja zueinander proportional sein? Ich bekomme dann 368,212 mV/mm raus.

b) Wegen der maximalen Spannung die angelegt werden darf, damit es gerade noch funktioniert habe ich mir überlegt, dass das Elektron ja in der Mitte eingeschossen wird also die Hälfe des Blattenabstandes in y-Richtung zurückgelegen kann ohne gegen den Kondensator zu krachen. Liege ich da richtig? Kracht es dann gerade so dagegen(d.h. Spannung muss kleiner als der ermittelte Wert sein) oder ist der Wert dann genau richtig damit es noch reicht?

Ich habe dann die Wegformel für die beschleunigte Bewegung nach U umgestellt:

a_y=F_y/m; F_y=U/d*q

daraus folgt : y1=1/2*(U/d*q)/m*(t)^2

daraus folgt: U=(2*y1*m*d)/(q*t) Nach dem einsetzen habe ich hier eine Spannung von 65,73V ermittelt.

Für diese Teilaufgabe mit der max. Spannung gibt es nur 2Punkte, dass erscheint mir für die viele Rechnerei ein bisschen wenig. Gibt es hier vielleicht noch eine andere einfachere Lösung?

Schonmal Danke
Mfg

Gast