3B Scientific Fine Beam Tube T - Manual (Page 2)

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ronenflugbahn ionisiert und es entsteht ein leuchten-
der, scharf begrenzter Strahl. Eingebaute Messmarken
erlauben die parallaxenfreie Bestimmung des Kreis-
bahndurchmessers des im Magnetfeld abgelenkten
Strahls.
Die Fadenstrahlröhre ist auf einem Sockel mit farbigen
Anschlussbuchsen montiert. Zum Schutz der Röhre ist
im Sockel eine Schutzschaltung installiert, die die
Spannung oberhalb der auf dem Röhrensockel ange-
gebenen „Cutoff-Voltage“ (Abschaltspannung) abschal-
tet. Die Schutzschaltung verhindert, dass eine zu hohe
Spannung die Heizung zerstört und sorgt dafür, dass
beim Einschalten die Spannung „weich“ hochfährt.
3. Technische Daten
Gasfüllung: Neon
Gasdruck: 1,3 x 10 -5 bar
Heizspannung: 4 bis 12 V DC (siehe Angabe
„Cutoff-Voltage“ auf dem Röh-
rensockel)
Heizstrom: 300 bis 450 mA
Wehneltspannung: 0 bis -50 V
Anodenspannung: 200 bis 300 V
Anodenstrom: < 0,3 mA
Fadenstrahlkreis: 20 bis 120 mm Ø
Messmarkenabstand: 20 mm
Kolbendurchmesser: 160 mm
Gesamthöhe: 260 mm
Anschlusssockel: 115 x 115 x 35 mm 3
Masse: ca. 820 g
4. Allgemeine Grundlagen
Auf ein Elektron, das sich mit der Geschwindigkeit v
senkrecht zu einem homogenen Magnetfeld B bewegt,
wirkt senkrecht zur Geschwindigkeit und zum Magnet-
feld die Lorentz-Kraft
B v e F
⋅ ⋅ =
(1)
e: Elementarladung
Sie zwingt das Elektron als Zentripetalkraft
r
v m
F
2 ⋅
=
(2)
m: Elektronenmasse
auf eine Kreisbahn mit dem Radius r. Daher ist
r
v m
B e
⋅
= ⋅
(3)
Die Geschwindigkeit v hängt von der Beschleunigungs-
spannung U der Elektronenkanone ab:
U
m
e
v
⋅ ⋅ = 2
(4)
Für die spezifische Ladung des Elektrons gilt somit:
( )
2
2
B r
U
m
e
⋅
⋅
=
(5)
Misst man für verschiedene Beschleunigungsspannun-
gen U und verschiedene Magnetfelder B jeweils den
Kreisbahnradius r, so liegen die Messwerte in einem
r
2 B 2 -2U-Diagramm gemäß Gl. (5) auf einer Ursprungsge-
raden mit der Steigung e/m.
Das Magnetfeld B wird in einem Helmholtz-Spulenpaar
erzeugt und ist proportional zum Strom I
H
durch eine
einzelne Spule. Der Proportionalitätsfaktor k kann aus
dem Spulenradius R = 147,5 mm und der Windungs-
zahl N = 124 je Spule berechnet werden:
H
I k B
⋅ =
mit
A
mT
756 0
Am
Vs
10 4
5
4
7 2
3
,
R
N
k
= ⋅ ⋅ π ⋅ ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
= −
Damit sind sämtliche Bestimmungsgrößen für die
spezifische Elektronenladung bekannt.
5. Zusätzlich erforderliche Geräte
1 DC-Netzgerät 300 V (230 V, 50/60 Hz) U8521371-230
oder
1 DC-Netzgerät 300 V (115 V, 50/60 Hz) U8521371-115
und
1 DC-Netzgerät 20 V, 5 A (230 V, 50/60 Hz) U33020-230
oder
1 DC-Netzgerät 20 V, 5 A (115 V, 50/60 Hz)
U33000-115
oder
1 DC-Netzgerät 500 V (230 V, 50/60 Hz) U33000-230
oder
1 DC-Netzgerät 500 V (115 V, 50/60 Hz)
U33000-115
1 Helmholtz-Spulenpaar U8481500
1 bzw. 2 Analog-Multimeter AM50 U17450
Sicherheits-Experimentierkabel
6. Bedienung
6.1 Aufbau
• Fadenstrahlröhre zwischen die Helmholtzspulen
stellen.
• Um den Elektronenstrahl besser beobachten zu
können, das Experiment in einem abgedunkelten
Raum durchgeführen.
6.1.1 Betrieb mit dem DC-Netzgerät 300 V U8521371
• Beschaltung gemäß Fig. 1 durchführen.
• Volmeter an den 300-V-Ausgang des Netzgerätes
anschließen.