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Nachweis der Lorentzkraft auf einzelne Elektronen

Einleitung:
Bisher hatten wir gezeigt, dass auf eine elektrische Leiterschleife in einem Magnetfeld die Lorentzkraft wirkt. Hier soll nun gezeigt werden, dass die Lorentzkraft auf einzelne Elektronen wirkt.

Versuchsaufbau:
Elektronenstrahlröhre zur Erzeugung einens Elektronenstrahls, Spannungsquelle für die Heizspannung, Hochspannungsquelle für die Beschleunigungsspannung, Stabmagnet.


Versuchsdurchführung:
Zuerst wird die Heizspannung (UH=6V) eingeschaltet, anschließend die Beschleunigungsspannung UB auf 1500V eingestellt.
Ein Stabmagnet wird zuerst mit dem Südpol und dann mit dem Nordpol an die Elektronenstrahlröhre gehalten.

Versuchsbeobachtungen:
Als wir einen Stabmagneten mit dem Südpol an die Elektronenstrahlröhre gehalten haben, haben wir beobachtet, dass der Lichtstrahl nach unten abgelenkt wurde. Es entsteht eine parabelförmige Kurve. Nachdem wir mit dem Nordpol eines Stabmagnetes an die Elektronenstrahlröhre rangehalten haben, ist die parabelförmige Kurve nach oben verlaufen.


Versuchserklärung:
Elektronen treten aus der Glühkatode heraus und werden im elektrischen Feld zur durchbohrten Anode beschleunigt. Einige prallen auf die Anode und fließen zum Pluspol ab, die anderen bilden den Elektronenstrahl.
Der Elektronenstrahl ist in der Vakuumröhre nicht sichtbar, weil die Elektronen viel zu klein sind. Sie sind kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts.
An den Stellen auf die der Elektronenstrahl auf den Leuchtschirm trifft, leuchtet der Leuchtschirm bläulich.
Fliegen die Elektronen durch ein Magnetfeld so wirkt auf sie die Lorentzkraft. Da die Lorentzkraft über den gesamten Weg im Magnetfeld wirkt, ergibt sich eine kreisförmige Bahn.



Die Richtung der Lorentzkraft und damit der Ablenkung ergibt sich mit Hilfe der Drei-Finger-Regel der linken Hand.

Text von Merve Susam mit kleinen Änderungen von Herrn Ecker.

Zusammenfassung:
Der Versuch zeigt, dass die Lorentzkraft auf einzelne Elektronen des Strahls, die durch ein Magnetfeld fliegen wirkt. Da die Lorentzkraft über den gesamten Weg im Magnetfeld wirkt, ergibt sich eine kreisförmige Bahn. Die Lorentzkraft auf einen geladenen Körper der Ladung Q und der Geschwindigkeit V im Magnetfeld der Stärke B ist:
Hier fehlt eine Formelherleitung

Versuchsbeobachtungen und Zusammenfassung von Meltem I., mit ganz kleinen Änderungen durch Herrn Ecker.




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