Das elektrische Feld

Aufgaben

Aufgabe 1

Ein Probekörper (m = 2,0g ; l = 3,0m) wird bei E = 2000 N/C um 5,0 cm ausgekenkt. Wie groß ist q?

Gegeben: Gesucht:
mq = 2,0·10-3kg q = Fel/E
l = 3m Fel = FG · (s/l)
E = 2000 N/C FG = mq · g
s = 5·10-2m
FG = mq · g = 2·10-3kg · 9,81m/s² = 0,01962N
Fel = FG · (s/l) = 0,01962N · (5·10-2m/3m) = 3,27·10-4N
q = Fel/E = 3,27·10-4N/2000N/C = 1,635·10-7C

Aufgabe 2

Ein Probekörper (m = 0,35g ; q = 2·10-9C ; l = 1,5m) erfährt in der Ausgangslage φ = 0° vom Feld die Beschleunigung aq = 0,5m/s². Wie groß ist die Feldstärke? Wie groß ist die Auslenkung in der Gleichgewichtslage?

Gegeben: Gesucht:
mq = 0,35·10-3kg E = Fel/q
q = 2·10-9C Fel = mq · aq
l = 1,5m s = Fel/FG · l
aq = 0,5m/s² FG = mq · g
Fel = mq · aq = 0,35·10-3kg · 0,5m/s² = 1,75·10-4N
E = Fel = 1,75·10-4N = 87500N/C
q 2·10-9C
FG = mq · g = 0,35·10-3kg · 9,81m/s² = 3,4335·10-3N
s = Fel · l = 1,75·10-4N · 1,5m = 0,076m
FG 3,4335·10-3N

Aufgabe 3

a.)
Skizziere die Braunsche Röhre und gib die inneren Bauteile an.

Braunsche Röhre Braunsche Röhre

b.)
Beschreibe stichpunktartig die Funktion dieser Röhre.

c.)
Wie groß ist der Abstand zwischen Anode und Kathode und wie hoch muss die Anodenspannung (UBe) sein, wenn die Anfangsgeschwindigkeit des Elektronenstrahls 1·107m/s und die Feldstärke 24·103V/m betragen?

Gegeben: Gesucht:
q = e = 1,602·10-19C d = UBe/E
me = 9,1·10-31kg UBe = (me · vx²)/2e
E = 24·103V/m
vx = 1·10-7m/s
UBe = me · vx² = 9,1·10-31kg · 1·1014m²/s² = 284,02V
2e 2 · 1,602·10-19C
d = UBe =  284,02V  = 0,012m
E 24·103V/m

d.)
Berechne die Kraft auf ein Elektron im Ablenkungskondensator (d = 1cm ; l = 3,5cm ; Uy = 65V) und seine Beschleunigung

Gegeben: Gesucht:
d = 0,01m Fel = E · e
l = 3,5m E = Uy/d
Uy = 65V ae = Fel/me
me = 9,1·10-31
E = Uy = 65V = 6500V/m
d 0,01m
Fel = E · e = 6500V/m · 1,602·10-19C = 1,0413·-15N
ae = Fel = 1,0413·-15N = 1,1443m/s²
me 9,1·10-31kg
24.11.2005