Elektronenkanone im Oszilloskop
AFB IIn der Bildröhre eines Oszilloskops erzeugt eine Elektronenkanone den Elektronenstrahl. Aus einer geheizten Katode treten Elektronen praktisch mit der Geschwindigkeit null aus. Zwischen Katode und Anode liegt die Beschleunigungsspannung \(U = 1{,}5\,\mathrm{kV}\) an; der Abstand der beiden Elektroden beträgt \(d = 3{,}0\,\mathrm{cm}\) (Material M1). Das Feld zwischen Katode und Anode kann als homogen angesehen werden, die Röhre ist evakuiert.
Rechnen Sie mit \(e = 1{,}6\cdot 10^{-19}\,\mathrm C\) und \(m_\text{e} = 9{,}11\cdot 10^{-31}\,\mathrm{kg}\).
Die Feldlinien verlaufen von der positiven Anode zur negativen Katode. Das Elektron bewegt sich entgegen der Feldrichtung — auf die Anode zu — und verlässt die Kanone durch das Loch in der Anode.
- Begründen Sie anhand von Material M1, dass die Elektronen zur Anode hin beschleunigt werden, und berechnen Sie den Betrag der Kraft auf ein Elektron sowie seine Beschleunigung.
- Berechnen Sie mithilfe des Energiesatzes die Geschwindigkeit, mit der ein Elektron die Anode erreicht.
- Berechnen Sie die Zeit, die ein Elektron für den Weg von der Katode zur Anode benötigt, und zeigen Sie, dass sich mit dieser Zeit die Geschwindigkeit aus Teilaufgabe b) bestätigt.
