In einer Vakuumröhre werden Elektronen durch die anliegende Hochspannung beschleunigt und treffen auf den Leuchtschirm. Durch einen Dauermagneten in der Nähe des Röhrenhalses werden die Elektronen abgelenkt und treffen um die Strecke \(s\) versetzt auf dem Schirm auf.
a)Gib die Pole des Dauermagneten so an, dass es zur skizzierten Ablenkung kommt.
b)Erläutere, wie sich die Ablenkstrecke \(s\) bei sonst gleicher Anordnung ändert, wenn die Hochspannung zum Beschleunigen der Elektronen vergrößert wird.
c)Beschreibe, wie man die Ablenkung der Elektronen noch beeinflussen könnte. Gib hierzu eine je-desto-Aussage an.
a)Mit der Drei-Finger-Regel der linken Hand stellt man fest, dass es zur Ablenkung nach unten kommt, wenn das Magnetfeld in die Schirmebene gerichtet ist. Es muss also der Nordpol des Hufeisenmagneten vorne liegen und der Südpol hinten.
b)Im Magnetfeld wirkt die LORENTZ-Kraft als Zentripetalkraft; dies drückst du durch die Gleichung\[{F_L} = {F_{ZP}} \Leftrightarrow e \cdot v \cdot B = m \cdot \frac{{{v^2}}}{r} \Leftrightarrow r = \frac{m}{{e \cdot B}} \cdot v\quad (1)\]aus. Als Folge einer größer werdenden Hochspannung zum Beschleunigen der Elektronen nimmt die Geschwindigkeit \(v\) der Elektronen zu. Mit größer werdender Geschwindigkeit \(v\) vergrößert sich entsprechend der Gleichung (1) auch der Radius \(r\) der Kreisbahn der Elektronen. Dies bedeutet, dass sich die Ablenkung im Magnetfeld und damit auch die Strecke \(s\) verringert.
c)Die Ablenkung der Elektronen kann auch durch die Variation der Stärke des Magnetfeldes beeinflusst werden:
Je stärker das Magnetfeld - bei sonst gleichen Bedingungen - ist, desto größer ist die Ablenkstrecke \(s\).
