Ladungen im magnetischen Feld (Lorentzkraft)

(Kursstufe > Elektro-Magnetismus)

Inhaltsverzeichnis

1 Beispiele
2 Bestimmung von e/m in der Fadenstrahlröhre
3 Versuch: Elektronenstrahlen schräg zum Magnetfeld
- 3.1 Beobachtung
4 Aufbau der Bildröhre eines Fernsehers
5 Das Elektronenmikroskop
6 Teilchenbeschleuniger und Teilchendetektoren
7 Polarlichter und die magnetische Flasche
- 7.1 Versuch: Elektronen im inhomogenen Feld
  - 7.1.1 Beobachtung
8 Das Massenspektroskop ; Geschwindigkeitsfilter ; Wienscher Filter
9 Links

Beispiele

In Island gibt es häufig Polarlichter zu sehen.
(Zeitraffer-Video aus Nord-Norwegen)
Dieses Polarlicht in Berlin sieht man nur sehr selten.
Polarlichter vom Satelliten aus gefilmt. (animiert)
Das Magnetfeld der Erde schützt uns vor kosmischer Strahlung.
"Sonnenstürme" können Satelliten und elektronische Geräte auf der Erde stören.
Krebs kann man mit Neutronenbeschuß behandeln.
Die Neutronenstrahlung erzeugt man mit schnellen Protonen aus einem Zyklotron.
Der Ringbeschleuniger HERA in Hamburg hat einen Durchmesser von einem Kilometer.
Die größte Maschine der Welt ist der Ringbeschleuniger des CERN in Genf. Auch er liegt unter der Erde und hat einen Durchmesser von über 4km.

Bestimmung von e/m in der Fadenstrahlröhre

Aufbau

Fadenstrahlrohr mit Spannungsversorgung für die Glühwendel und die Beschleunigungsspannung. Rechts die Hallsonde.
Anschlüsse am Grundbrett

Der Wehneltzylinder wird nicht benötigt. Die Ablenkplatten sind nicht, wie in der Gebrauchsanleitung gefordert, an die Anode angeschlossen; die Ergebnisse sind so besser. Oben das Fadenstrahlrohr mit den Helmholtzspulen. Darunter Netzgeräte für den Spulenstrom und Anondenspannung/Heizspannung. Rechts die Hallsonde mit Messverstärker und Anzeigegerät. Oben das Fadenstrahlrohr mit den Helmholtzspulen. Darunter Netzgeräte für den Spulenstrom und Anondenspannung/Heizspannung. Rechts die Hallsonde mit Messverstärker und Anzeigegerät.

Beobachtungen

Bei Tageslicht ist der Elektronenstrahl kaum zu sehen.
Die Beschleunigungsspannung ist zu gering.
Der Elektronenstrahl ohne Magnetfeld.
Kleine Feldstärke oder große Spannung.
Mittlere Feldstärke oder mittlere Spannung.
Große Feldstärke oder kleine Spannung.

Erklärungen

Versuch: Elektronenstrahlen schräg zum Magnetfeld

Beobachtung

Elektronenstrahl senkrecht zur Feldlinienrichtung
Strahl leicht gekippt
Strahl stärker gekippt
... und mehr
Hier erkennt man bereits den kleineren Radius
Aus dem Blickwinkel eine sehr verzerrte Spirale
Der zum Magnetfeld parallele Strahl

Aufbau der Bildröhre eines Fernsehers

Die Fernsehröhre ist eine besondere Form der Braun’schen Röhre [1], 1897 von Ferdinand Braun entwickelt. Anstatt mit geladenen Ablenkplatten erfolgt die Ablenkung des Elektronenstrahles hier mit Hilfe elektrischer Spulen (Magnetische Ablenkung). Die Technik wird auch bei Computerbildschirmen verwendet.

Mehr dazu... [2]

Versuch

In einem Versuch wiesen wir diese Funktionsweise an einem Röhrenmonitor nach.

Führt man an diesen einen Magneten, ergeben sich Bildverschiebungen und Farbstörungen [3], die erst mit der "Entmagnetisierung" wieder verschwinden.

Das Elektronenmikroskop

Teilchenbeschleuniger und Teilchendetektoren

-Ringbeschleuniger -Blasenkammer -radioaktive Strahlen im Magnetfeld

Polarlichter und die magnetische Flasche

Versuch: Elektronen im inhomogenen Feld

Beobachtung

Der Elektrononstrahl läuft parallel zu den Feldlinien des Stabmagneten direkt auf den Südpol zu und wird gebündelt.
Der Magnetpol wurde nach unten verschoben.
... und noch weiter nach unten.
Die Position der Magnete ändert das Ergebnis sehr stark.
Ein zweiter Magnet reflektiert den Strahl zurück.
Es entsteht eine "magnetische Flasche"