Komponenten und Funktionsweise des Fadenstrahlrohrs

Das Fadenstrahlrohr besteht aus zwei Hauptkomponenten: der Elektronenkanone und dem gasgefüllten Glaskolben. In der Elektronenkanone wird eine Beschleunigungsspannung angelegt, wodurch Elektronen in ein Magnetfeld bewegt werden. Dies führt dazu, dass die Elektronen auf eine Kreisbahn gelenkt werden.

Um die Kreisbahn sichtbar zu machen, befindet sich im evakuierten Glaskolben eine geringe Menge an Gasmolekülen. Wenn die Heizspannung eingeschaltet wird, bildet sich zwischen Kathode und Anode ein elektrisches Feld. Die Elektronen werden dadurch auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt und passieren eine kleine Öffnung.

Highlight: Die Lorentzkraft spielt eine entscheidende Rolle bei der Funktionsweise des Fadenstrahlrohrs. Sie bewirkt, dass die Elektronen auf eine Kreisbahn gelenkt werden, sobald der Spulenstrom eingeschaltet wird.

Der Aufbau des Fadenstrahlrohrs umfasst weitere wichtige Elemente:

• Eine indirekt geheizte Kathode
• Eine Anode mit Loch
• Wehnelt-Zylinder zur Fokussierung des Elektronenstrahls
• Helmholtz-Spulen zur Erzeugung des Magnetfelds
• Elektrische Quellen für Heizspannung, Beschleunigungsspannung und Wehnelt-Spannung

Vocabulary: Der Wehnelt-Zylinder ist eine zylindrische Elektrode, die zur Fokussierung und Steuerung des Elektronenstrahls in Elektronenröhren verwendet wird.

Die Stärke des Magnetfelds und damit die Größe der Kreisbahn können durch Veränderung des Spulenstroms beeinflusst werden. Ein stärkeres Magnetfeld führt zu einer kleineren Kreisbahn, da die Lorentzkraft und die Magnetfeldstärke proportional zueinander sind.

Example: Erhöht man den Spulenstrom, wird das Magnetfeld stärker. Dies führt dazu, dass die Kreisbahn der Elektronen kleiner wird, da die Lorentzkraft zunimmt und die Elektronen stärker abgelenkt werden.