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Elektron fliegt durch einen Plattenkondensator
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Elektron fliegt durch einen Plattenkondensator
 
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wawa
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Anmeldungsdatum: 26.03.2007
Beiträge: 501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 19:50:35    Titel: Elektron fliegt durch einen Plattenkondensator

Hallo!

ich muss folgende aufgabe lösen und habe leider keinen anstatz wie iach das machen soll kann mir bitte jemand tipps geben: Die aufgabe geht so dass ein elktron mit der Energie E=1keV einen Plattekondensator durchfliegt (lange des PK. ist 10 cm, Abstand der Platetn d=1 cm, Potentiale +/- U/2). Und nun soll ich ausrechnen wie groß die ablenkung sei und der Ablenkwinkel nach durchlaufen der Länge l. Also ich habe mir shcon überlegt ob ich das irgendwie mit dem newton verbinden soll weiß aber nicht wie ich das elektrische feld miteinbeziehe, kann jemand helfen?

Danke.
Matthias20
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Anmeldungsdatum: 25.05.2005
Beiträge: 11789
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 19:51:39    Titel:

ich verschiebe mal ins Physikforum.

Gruss:


Matthias
MothersLittleHelper
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Anmeldungsdatum: 01.04.2007
Beiträge: 2501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 20:17:11    Titel:

Die Energie E = 1000 eV ist die kin. Energie des Elektrons Ekin = 0,5*me*v^²

Das Elektron tritt mit dieser Geschwindigkeit v waagerecht in das Feld des Plattenkondensators ein. Dort wird es durch das elektrische Feld E = U/d mit der Kraft F = e*E abgelenkt.

Dieses Beispiel kannst du also mit dem Lösungsansatz für einen waagerechten Wurf bearbeiten:

Schau hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Waagerechter_Wurf
oder noch besser hier:
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/grundwissen/01querfeld/querfeld.htm
wawa
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Anmeldungsdatum: 26.03.2007
Beiträge: 501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 20:34:53    Titel:

MothersLittleHelper hat folgendes geschrieben:
Die Energie E = 1000 eV ist die kin. Energie des Elektrons Ekin = 0,5*me*v^²

Das Elektron tritt mit dieser Geschwindigkeit v waagerecht in das Feld des Plattenkondensators ein. Dort wird es durch das elektrische Feld E = U/d mit der Kraft F = e*E abgelenkt.

Dieses Beispiel kannst du also mit dem Lösungsansatz für einen waagerechten Wurf bearbeiten:

Schau hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Waagerechter_Wurf
oder noch besser hier:
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/grundwissen/01querfeld/querfeld.htm



Hi!
was ist bei dir bei Ekin das e nach dem m, das elektron? und bei dem zweiten link den du mir geschickt hast wieso ist die feldarbeit=e*U? Hmmm irgendwie kapiere ich den zusammenhang nicht, kannste vielleicht die schritte angeebn dann kann ich vielleich es besser nachvollziehen, danke.
MothersLittleHelper
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Anmeldungsdatum: 01.04.2007
Beiträge: 2501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 21:05:08    Titel:

Das Elektron wird durch seine Ladung e = -1,6*10^(-19) C und seine Masse m = 9,1*10^(-31) kg bestimmt.

Wenn die Leute von Feldarbeit sprechen meinen sie die Beschleunigungsarbeit an dem Elektron die im 1. Kondensator das Elektron von der Ruhe auf die Endgeschwindigkeit v bringt.
Aus diesem Teil benötigst du die Formel: v = Wurzel(...)
Als Beschleunigungsspannung setzt du U = 1000V ein.

Für dich interessant ist in der Animation der grüne Bereich.
Die entsprechenden Formeln sind dann ebenfalls grün unterlegt.
Damit kannst du die geforderte Ablenkung ausrechnen.

Für den Ablenkwinkel alpha musst die die Steigung m bestimmen.
Dazu nimmst du die beiden ersten Zeilen aus dem blauen Abschnitt
und musst nur noch berücksichtigen m = tan(alpha).

----------------------------------
Die letzte Gleichung m = tan(alpha) bzw. alpha = arctan(m) ist Basiswissen aus Analysis Klasse 9 (spätestens Klasse 11).
wawa
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Anmeldungsdatum: 26.03.2007
Beiträge: 501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 21:41:23    Titel:

MothersLittleHelper hat folgendes geschrieben:
Das Elektron wird durch seine Ladung e = -1,6*10^(-19) C und seine Masse m = 9,1*10^(-31) kg bestimmt.

Wenn die Leute von Feldarbeit sprechen meinen sie die Beschleunigungsarbeit an dem Elektron die im 1. Kondensator das Elektron von der Ruhe auf die Endgeschwindigkeit v bringt.
Aus diesem Teil benötigst du die Formel: v = Wurzel(...)
Als Beschleunigungsspannung setzt du U = 1000V ein.

Für dich interessant ist in der Animation der grüne Bereich.
Die entsprechenden Formeln sind dann ebenfalls grün unterlegt.
Damit kannst du die geforderte Ablenkung ausrechnen.

Für den Ablenkwinkel alpha musst die die Steigung m bestimmen.
Dazu nimmst du die beiden ersten Zeilen aus dem blauen Abschnitt
und musst nur noch berücksichtigen m = tan(alpha).

----------------------------------
Die letzte Gleichung m = tan(alpha) bzw. alpha = arctan(m) ist Basiswissen aus Analysis Klasse 9 (spätestens Klasse 11).



mal ne frage ich kriege doch dann aber für die ablenkung also die abgelenkte strecke was negatives raus oder irre ich mich denn die ladung q also e des elektrons ist ja negativ! Hmm und bei der steigung blicke ich net so durch ich weiß ist grundwissen nur mal ne frage:also ist mein m die steigeung oder wie und muss ich dann diese gleichung also m=y´(x) also das was ich für diese gleichnug dann rauskriege dann arctan(m) nehmen, nur wozu brauche denn dann noch y2 wenn mann auch so ausrechnen kann also den winkel oder irre ich mich da gewaltig. Und meine andere frage ich habe doch den abstand d gleich 1 cm gegeben und das elktron fliegt ja in der mitte oder? muss ich dann trotzdem für die gleichungen 1 cm verwenden und andere frage muss ich irgendwie meine potentiale +/-U/2 beachten oder muss ich einfach mit U erchnen. Und schon mal danke für die recherchen und hilfen;)
MothersLittleHelper
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Anmeldungsdatum: 01.04.2007
Beiträge: 2501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 21:57:51    Titel:

Negative Ablenkung ist doch nichts schlimmes. Das Elektron wird halt nach unten abgelenkt. (Dort sollte auch der Pluspol des Kondensators sein.)

---------------------------------------------
Bei der Animation ist der Pluspol des Kondensators oben. Deswegen wird das Elektron dort auch nach oben abgelenkt.
---------------------------------------------

Das y2 ist eine zusätzliche Ablenkung, wenn das Elektron den Kondensator verlassen hat. Diese y2 ist für dich uninteressant.

Die Animation ist eine schematische Darstellung eine Fernsehröhre.
Im ersten Kondensator wird das Elektron auf Geschwindigkeit gebracht.
Im zweiten Kondensator wird das Elektron abgelenkt.
Der zweite Kondensator reicht aber nicht bis zum Bildschirm, deshalb wird das Elektron den zweiten Kondensator verlassen und sich dann geradlinig auf den Bildschirm zubewegen.

-----------------------------------------------
Für deinen Ablenkwinkel alpha nimmst du die Formel:
tan(alpha) = (e*U*l)/(m*d*v²)
dabei sind
e die Elementarladung
U die Spannung an dem zweiten Kondensator
l die Länge des zweiten Kondensators
m die Masse des Elektrons
d der Plattenabstand des zweiten Kondensators
v die Anfangsgeschwindigkeit des Elektrons, wenn es in den zweiten Plattenkondensator eintritt.
wawa
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Anmeldungsdatum: 26.03.2007
Beiträge: 501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 22:04:06    Titel:

MothersLittleHelper hat folgendes geschrieben:
Negative Ablenkung ist doch nichts schlimmes. Das Elektron wird halt nach unten abgelenkt. (Dort sollte auch der Pluspol des Kondensators sein.)

---------------------------------------------
Bei der Animation ist der Pluspol des Kondensators oben. Deswegen wird das Elektron dort auch nach oben abgelenkt.
---------------------------------------------

Das y2 ist eine zusätzliche Ablenkung, wenn das Elektron den Kondensator verlassen hat. Diese y2 ist für dich uninteressant.

Die Animation ist eine schematische Darstellung eine Fernsehröhre.
Im ersten Kondensator wird das Elektron auf Geschwindigkeit gebracht.
Im zweiten Kondensator wird das Elektron abgelenkt.
Der zweite Kondensator reicht aber nicht bis zum Bildschirm, deshalb wird das Elektron den zweiten Kondensator verlassen und sich dann geradlinig auf den Bildschirm zubewegen.

-----------------------------------------------
Für deinen Ablenkwinkel alpha nimmst du die Formel:
tan(alpha) = (e*U*l)/(m*d*v²)
dabei sind
e die Elementarladung
U die Spannung an dem zweiten Kondensator
l die Länge des zweiten Kondensators
m die Masse des Elektrons
d der Plattenabstand des zweiten Kondensators
v die Anfangsgeschwindigkeit des Elektrons, wenn es in den zweiten Plattenkondensator eintritt.


also meine frage war eigentlich ich hatte ja 2 potentiale gegeben ein mal+U/2 aund einmal -U/2 muss ich denn nun in die formeln trotzdem U einsetzen und muss ich immer mit 1 cm plattenabstand rechnen obwohl das teilchen "in der mitte fliegt" und andere frage wie kommste eigentlich auf 1000V das war doch die kinenergie des teilchens 1000ev?!
MothersLittleHelper
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Anmeldungsdatum: 01.04.2007
Beiträge: 2501

BeitragVerfasst am: 09 Jul 2007 - 22:47:13    Titel:

Man kann die kin. Energie eines Elektrons auch in eV angeben.
Ein Elektron hat die kinetische Energie von 1 eV, wenn es aus der Ruhe in einem elektrischen Feld beschleunigt wird und dabei die Potentialdifferenz von 1V überwindet. Diese Potentialdifferenz ist hinlänglich bekannt als Spannung des elektrischen Feldes.

Also:
Um ein Elektron die kin. Energie von 1 keV = 1000 eV zu geben, benötigt man eine Potentialdifferenz, dh. Spannung, von 1000V.
Ekin = e*U = 1,602*10^(-19)C * 1000V = 1,602*10^(-16) J

Wenn die eine Platte des zweiten Kondensators auf dem Potenzial U/2 ist und die zweite Platte auf dem Potenzial -U/2, dann ist die Potenzialdifferenz (also Spannung) zwischen den beiden Platten: U/2 - (-U/2) = U/2 + U/2 = U
Und diese Spannung wird in der Formel benötigt.

Wo das Teilchen in den Kondensator eintritt ist im Prinzip egal.
Die elektrische Kraft innerhalt des Kondensators ist überall gleich,
denn ihr habt doch sicherlich gelernt, dass das elektrische Feld innerhalb eines Plattenkondensators homogen dh. überall gleich ist.
Das Teilchen muss also nicht unbedingt genau in der Mitte zwischen den beiden Platten eintreten. Die Ablenkung (Änderung zu Geradeausrichtung) ist davon unabhängig.

Und ja, in der Formel tritt wirklich der Abstand d der beiden Kondensatorplatten auf.
wawa
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Anmeldungsdatum: 26.03.2007
Beiträge: 501

BeitragVerfasst am: 12 Jul 2007 - 00:37:20    Titel:

MothersLittleHelper hat folgendes geschrieben:
Man kann die kin. Energie eines Elektrons auch in eV angeben.
Ein Elektron hat die kinetische Energie von 1 eV, wenn es aus der Ruhe in einem elektrischen Feld beschleunigt wird und dabei die Potentialdifferenz von 1V überwindet. Diese Potentialdifferenz ist hinlänglich bekannt als Spannung des elektrischen Feldes.

Also:
Um ein Elektron die kin. Energie von 1 keV = 1000 eV zu geben, benötigt man eine Potentialdifferenz, dh. Spannung, von 1000V.
Ekin = e*U = 1,602*10^(-19)C * 1000V = 1,602*10^(-16) J

Wenn die eine Platte des zweiten Kondensators auf dem Potenzial U/2 ist und die zweite Platte auf dem Potenzial -U/2, dann ist die Potenzialdifferenz (also Spannung) zwischen den beiden Platten: U/2 - (-U/2) = U/2 + U/2 = U
Und diese Spannung wird in der Formel benötigt.

Wo das Teilchen in den Kondensator eintritt ist im Prinzip egal.
Die elektrische Kraft innerhalt des Kondensators ist überall gleich,
denn ihr habt doch sicherlich gelernt, dass das elektrische Feld innerhalb eines Plattenkondensators homogen dh. überall gleich ist.
Das Teilchen muss also nicht unbedingt genau in der Mitte zwischen den beiden Platten eintreten. Die Ablenkung (Änderung zu Geradeausrichtung) ist davon unabhängig.

Und ja, in der Formel tritt wirklich der Abstand d der beiden Kondensatorplatten auf.


Hi,

tja ich kriege mit der formel eine ablenkung von etwa 0,3 meter kann ja net sein bei dem platen abstand von 1 cm
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