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Übungsaufgaben
Dreißig Aufgaben von AFB I bis III: zuerst die beiden Stellschrauben Heizung und Beschleunigungsspannung, dann die Energiebilanz vorwärts und rückwärts, zum Schluss die Röhrendiode.
1Heizung oder Beschleunigung?AFB I
Ordnen Sie jede Aussage der Größe zu, die dafür verantwortlich ist.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Heizung der Glühkathode
2Beschleunigungsspannung UB
Beide Spannungen wirken an derselben Röhre, haben aber völlig getrennte Aufgaben: Die Heizung entscheidet über die Anzahl der Elektronen, die Beschleunigungsspannung über ihre Energie. Wer den Strahl heller machen will, muss heizen; wer ihn schneller machen will, muss die Spannung erhöhen.
2Geschwindigkeit nach der BeschleunigungAFB II
Elektronen treten aus einer Glühkathode praktisch ruhend aus und durchlaufen die Beschleunigungsspannung \(U_\text{B}=2{,}0\,\mathrm{kV}\). Es gilt \(e=1{,}602\cdot10^{-19}\,\mathrm C\) und \(m_\text{e}=9{,}109\cdot10^{-31}\,\mathrm{kg}\).
Rechnen Sie Schritt für Schritt bis zur Endgeschwindigkeit.Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
- Welche Energie überträgt das Feld auf ein Elektron? (W = e · UB)10−16 J
- Wie schnell ist das Elektron danach? (aus W = ½ m v²)107 \(\mathrm{\frac{m}{s} }\)
- Wie groß wäre v bei vervierfachter Spannung (8,0 kV)?107 \(\mathrm{\frac{m}{s} }\)
Der dritte Schritt ist der eigentliche Lerngewinn: Weil \(v=\sqrt{2eU_\text{B}/m}\) gilt, macht die vierfache Spannung das Elektron nur doppelt so schnell. Wer hier 4 · 2,65 rechnet, hat die Wurzel übersehen. Übrigens liegt das Ergebnis bei rund 9 % der Lichtgeschwindigkeit, bei der vierfachen Spannung sind es schon etwa 18 %.
3Aussagen zur GlühkathodeAFB I
Wählen Sie alle zutreffenden Aussagen aus.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Das Austreten besorgt die Wärme, nicht das Feld. Ohne Anode bleiben die Elektronen als Raumladungswolke vor der Kathode und halten weitere zurück.