Mit Hilfe des Fadenstrahlrohres gelingt der Nachweis, dass im Magnetfeld auf freie Ladungsträger (in diesem Fall Elektronen) eine Kraft wirkt (Lorentzkraft).

Aufbau: In einen zunächst evakuierten Glaskolben wird etwas Wasserstoffgas gefüllt, so dass im Kolben eine Wasserstoffatmosphäre bei niedrigem Druck besteht. Im Kolben befindet sich eine Elektronenkanone, die im Wesentlichen aus einer Glühkathode und einer durchbohrten Anode besteht. Aus der mit dem Strom IH geheizten Kathode treten aufgrund des glühelektrischen Effekts Elektronen aus, die zur positiv geladenen Anode hin beschleunigt werden (Anodenspannung UA). Durch ein Loch in der Anode verlassen die Elektronen das Strahlerzeugungssystem.   Ergebnis: Einzelne Elektronen des Strahls treffen auf Wasserstoffatome und regen sie zum Leuchten an. Dadurch wird der Elektronenstrahl sichtbar. Die Bahn der Elektronen kann durch das inhomogene Feld einen Stabmagneten oder durch das vor und hinter dem Glasgefäß befindliche Helmholtzspulenpaar beeinflusst werden. Bei Anschalten des Spulenstromes wird ein homogenes Magnetfeld erzeugt, das in die Zeichenebene hinein gerichtet ist. Ist der eingeschossene Elektronenstrahl senkrecht zum Spulenfeld gerichtet, so ergibt sich (bei entsprechender Stärke des Magnetfeldes) eine Kreisbahn. Sie kommt dadurch zustande, dass stets senkrecht zur Bewegungsrichtung eine auf ein Zentrum gerichtete Kraft - die Lorentzkraft - auftritt. Der Radius der Kreisbahn vergrößert sich bei Erhöhung der Anodenspannung bzw. bei Verkleinerung des Spulenstroms. Ist der Winkel zwischen dem eingeschossenen Elektronenstrahl und der Richtung des Spulenfeldes zwischen 0° und 90°, so ergibt sich eine Schraubenlinie.

Kreisbahn

Schraubenlinie

Eine Animation des Fadenstrahl-Versuches verdeutlicht ihnen nochmals den Versuchsablauf.

zur Animation