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.
b.)
Beschreibe stichpunktartig die Funktion dieser Röhre.
- Die Kathode (negativ geladen) liefert die Elektronen aus, die von der Anode angezogen werden.
- Der Wehnelt-Zylinder steuert die Helligkeit (Intensität) des Leuchtpunktes auf dem Schirm.
- Die Anode (positiv geladen) beschleunigt die Elektronen. Diese schießen durch die Öffnung der Anode hindurch.
- Damit auf dem Schirm nicht nur ein Punkt zu sehen ist, werden die Elektronen mit sich gegenüberliegenden Platten abgelenkt.
- Die x-Platten lenken den Elektronenstrahl horizontal ab. (links und rechts)
- Die y-Platten lenken den Elektronenstrahl vertikal ab. (oben und unten)
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