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Elektronen in der Röntgenröhre
AFBIn einer Röntgenröhre werden Elektronen aus einer geheizten Kathode freigesetzt und im Vakuum zur Anode hin beschleunigt (M1). Zwischen Kathode und Anode liegt die Spannung \(U=60\,\mathrm{kV}\). Beim Aufprall auf die Anode entsteht Röntgenstrahlung, der größte Teil der Energie wird aber zu Wärme. Ein Elektron trägt die Ladung \(e=1{,}602\cdot10^{-19}\,\mathrm C\).
M1Aufbau einer Röntgenröhre
- Gib die Definitionsgleichung der elektrischen Spannung mit allen Größen und ihren Einheiten an.Tipp a)
Die Spannung verknüpft eine Energie mit einer Ladung.
- Bestimme die Energie in Joule, die ein Elektron beim Durchlaufen der Spannung aufnimmt.Tipp b)
Stelle die Definitionsgleichung nach \(W\) um und rechne kV in V um.
- Nenne diese Energie ohne Rechnung in Elektronenvolt.Tipp c)
1 eV ist die Energie, die ein Teilchen mit der Ladung \(e\) beim Durchlaufen von 1 V aufnimmt.
- Im Betrieb fließt durch die Röhre die Stromstärke \(I=10\,\mathrm{mA}\). Berechne die Energie, die alle Elektronen zusammen in einer Sekunde auf die Anode übertragen.Tipp d)
Berechne zuerst mit \(Q=I\cdot t\) die Ladung, die in einer Sekunde fließt.
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Energie eines E-Bike-Akkus
AFB3
Spannung aus einer Energiemessung
AFB4
Elektron und Helium-Ion
AFB5