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Masse und die spezifische Ladung eines Elektrons - Abitur Physik

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 Masse und die spezifische Ladung eines Elektrons - Abitur Physik Suche Was ist Abi-Physik?Themen1 Mechanik   Gleichförmige Bewegung Gleichmäßig beschleunigte Bewegung Gleichförmige Kreisbewegung Senkrechter Wurf Waagerechter Wurf Schräger Wurf 2 Das elektrische Feld   Elektrische Ladung Leiter / Isolator Coulombkraft Influenz / dielektrische Polarisation Elektroskop Elektrische Felder I Elektrische Felder II Faradayscher Käfig Braunsche Röhre Kondensator Millikan Versuch 3 Das Magnetfeld Dauer- und Elektromagnete Homogenes Magnetfeld Magnetische Flussdichte Lorentzkraft Masse und die spezifische Ladung eines Elektrons Hall-Effekt Geschwindigkeitsfilter Massenspektrometer 4 Schwingungen   Harmonische Schwingung Gedämpfte Schwingung 5 Wellen   Lichtmodelle Grundlegende Eigenschaften Phasenverschiebung / Gangunterschied Kohärenz Interferenz Stehende Welle Schwebung Reflexion am festen / losen Ende Beugung am Einzelspalt Interferenz am Doppelspalt Optisches Gitter 6 Quantenmechanik   Photoeffekt Energie, Masse und Impuls von Photonen Röntgenstrahlung Bragg-Gleichung Compton-Effekt 7 Kernphysik   Atomaufbau Ionisierende Strahlung Alphastrahlung Betastrahlung Gammastrahlung 8 Astronomie   Newton'sches Gravitationsgesetz Gravitationsfelder I Gravitationsfelder II Kosmische Geschwindigkeiten Satellitenbahnen Keplersche Gesetze BücherAbituraufgabenPhysik Rechner BetaMaterialienPeriodensystem Wir empfehlen die einwöchigen Intensivkurse fürs Mathe Abitur von abiturma Abi-Physik supporten geht ganz leicht. Einfach über diesen Link bei Amazon shoppen (ohne Einfluss auf die Bestellung). Gerne auch als Lesezeichen speichern. Empfohlener Taschenrechner: Casio FX-991DE X ClassWiz Masse und die spezifische Ladung eines Elektrons zurückblättern:vorwärtsblättern:LorentzkraftHall-Effekt Einleitung Aus der Ablenkung von Elektronen in homogenen Magnetfeldern kann man bestimmte Erkenntnisse erzielen. Zum Beispiel kann die spezifische Ladung \( \frac{e}{m} \), moreover der Quotient aus Ladung und Masse eines Elektrons, bestimmt werden. Aufbau des Experiments In dem homogenen Magnetfeld einer Helmholtz-Spule befindet sich eine spezielle Röhre mit einer Glühkathode und einer Lochanode. Aus der Glühkathode treten Elektronen aus, welche im elektrischen Feld zwischen dieser und der Lochanode beschleunigt werden. Dann werden sie im homogenen Magnetfeld der Helmholtz-Spule abgelenkt. Die Lorentzkraft wirkt hier als Zentripetalkraft und lenkt die Elektronen auf eine Kreisbahn, deren Durchmesser an einer Skala abgelesen werden kann. Die Röhre ist mit einem bestimmten Gas gefüllt, welches durch die Elektronen zum Leuchten angeregt wird. Dadurch kann man die Bahn der Elektronen mit bloßem Auge sehen. Simulation Lade Animation... (0%) Elektronenstrahl Glühkathode Lochanode  \( U_B = \) -1 \(   V\) \( d \) = -1 \(   cm\) Berechnungen Beschleunigung im elektrischen Feld Die Elektronen werden im elektrischen Feld zwischen Glühkathode und Lochanode beschleunigt. Dabei wird den Elektronen die elektrische Energie \( E_{el} = U_B \cdot e \) zugeführt und in kinetische Energie umgewandelt. Es gilt daher: \begin{aligned} E_{kin} & = E_{el} \\ \dfrac{m_e}{2} \cdot v^2 & = U \cdot e \\ \end{aligned} Dies stellt man zunächst nach der Geschwindigkeit \( v \) um: \begin{aligned} \dfrac{m_e}{2} \cdot v^2 & = U \cdot e \\ v^2 & = \dfrac{2 \, U \, e}{m_e} \\ v & = \sqrt{ \dfrac{2 \, U \, e}{m_e} } \\ \end{aligned} Ablenkung im magnetischen Feld Wie in Bahnform von Ladungen in Magnetfeldern beschrieben, zwingt die Lorentzkraft die Elektronen auf eine Kreisbahn, für die gilt: $$ q \cdot B = \dfrac{m \cdot v}{r} $$ Dort wird nun die Geschwindigkeit und die Ladung der Elektronen eingesetzt: \begin{aligned} e \cdot B & = \dfrac{m \cdot \sqrt{ \dfrac{2 \, U \, e}{m} }}{r} \\ \end{aligned} Die Gleichung wird quadriert: \begin{aligned} e^{\cancel 2} \cdot B^2 & = \dfrac{m^{\cancel 2} \cdot \dfrac{2 \, U \, \cancel e}{\cancel m} }{r^2} \\ e \cdot B^2 & = \dfrac{2 \, U \, m}{r^2} \\ \end{aligned} Und dann nach der spezifischen Ladung umgestellt: \begin{aligned} \dfrac{e}{m} & = \dfrac{2 \, U}{B^2 \cdot r^2} \\ \end{aligned} Die Größen auf der rechten Seite der Gleichung können alle im Experiment abgelesen werden und so die spezifische Ladung eines Elektrons bestimmt werden. Quellen Wikipedia: Artikel über "Helmholtz-Spule" Wikipedia: Artikel über "Lorentzkraft" Wikipedia: Artikel über "Magnetische Flussdichte" Wikipedia: Artikel über "Magnetismus" Literatur Dorn/Bader Physik - Sekundarstufe II, S. 44 zurückblättern:vorwärtsblättern:LorentzkraftHall-EffektEnglish version: Article well-nigh "Mass und Charge of an Electron" Feedback Haben Sie Fragen zu diesem Thema oder einen Fehler im Artikel gefunden? Geben Sie Feedback... Unterstützung Ihnen gefällt dieses Lernportal?Dann unterstützen Sie uns :) Name (optional) Email (optional) Spamschutz = Daten werden gesendet Abi-Physik © 2018, Partner: Abi-Mathe, Abi-Chemie, English website: College Physics Datenschutz Impressum