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29. Dez. 2025

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Das Fadenstrahlrohr: Aufbau und Experimente

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sam

@sam_

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Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
Thomas Jahn & Samantha-Serafine Wagner Gliederung
1

Das Fadenstrahlrohr

Das Fadenstrahlrohr zeigt euch, wie sich Elektronen in einem Magnetfeld verhalten. Es ist ein geniales Experiment, um die spezifische Ladung eines Elektrons zu messen!

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
Thomas Jahn & Samantha-Serafine Wagner Gliederung
1

Gliederung

Ihr lernt den Aufbau kennen, führt den Versuch durch und beobachtet die Ergebnisse. Danach erklärt ihr euch die Lorenzkraft und rechnet mit den wichtigsten Berechnungen.

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
Thomas Jahn & Samantha-Serafine Wagner Gliederung
1

Aufbau - So funktioniert's

Das Herzstück ist ein Glaskolben mit Wasserstoffgas und eine Elektronenkanone. Die Elektronenkanone besteht aus einer Kathode (wird geheizt), einem Wehnelt-Zylinder und einer Anode.

Um den Glaskolben sind Helmholtz-Spulen angebracht, die ein gleichmäßiges Magnetfeld erzeugen. Drei wichtige Spannungen steuern das Ganze: die Heizspannung (UH), die Wehnelt-Zylinderspannung (UW) und die Beschleunigungsspannung (UB).

Merktipp: Die Helmholtz-Spulen sorgen für ein homogenes Magnetfeld - das ist entscheidend für saubere Kreisbahnen!

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
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Versuchsdurchführung

Zuerst schaltet ihr die Heizspannung ein und erwärmt die Heizspirale. Dadurch werden Elektronen freigesetzt und auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt.

Sobald ihr den Spulenstrom anschaltet, zwingt die entstehende Lorenzkraft die Elektronen auf eine Kreisbahn. Die Elektronen kollidieren mit den Wasserstoffmolekülen im Glaskolben - und das führt zum sichtbaren Effekt!

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
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Versuchsbeobachtung

Ihr seht eine wunderschöne kreisrunde Leuchtspur! Das ist der Elektronenstrahl, der durch die Kollisionen mit Wasserstoff sichtbar wird.

Erhöht ihr den Spulenstrom, wird das Magnetfeld stärker. Dadurch werden die Elektronen noch mehr abgelenkt und der Radius der Kreisbahn wird kleiner - ein direkter Zusammenhang, den ihr live beobachten könnt!

Aha-Moment: Stärkeres Magnetfeld = kleinere Kreisbahn. Das zeigt euch die Lorenzkraft in Aktion!

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
Thomas Jahn & Samantha-Serafine Wagner Gliederung
1

Versuchserklärung

Das Licht entsteht durch die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Wasserstoffmolekülen. Der Gasdruck muss dabei genau richtig sein: nicht zu hoch, aber genug für die Lichtemission.

Die Lorenzkraft wirkt hier wie eine Zentripetalkraft und hält die Elektronen auf der Kreisbahn. Je stärker das Magnetfeld, desto stärker die Lorenzkraft und desto kleiner wird der Radius.

Dieser proportionale Zusammenhang zwischen Magnetfeldstärke und Lorenzkraft ist der Schlüssel zum Verständnis des ganzen Experiments.

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
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Vorführvideo

Hier könnt ihr das Experiment in Aktion sehen!

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
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Die Lorenzkraft

Die Lorenzkraft ist die Kraft, die auf geladene Teilchen in einem Magnetfeld wirkt. Sie ist fundamental für das Verständnis des Fadenstrahlrohrs.

Die Formel lautet: FL = q · v · B · sin(ω). Dabei ist q die Ladung, v die Geschwindigkeit, B die magnetische Feldstärke und ω der Winkel zwischen Bewegungsrichtung und Magnetfeldlinien.

Wichtig: Bei senkrechtem Einfall (ω = 90°) ist sin(ω) = 1, und die Lorenzkraft wird maximal!

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
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1

Übungsaufgabe Lorenzkraft

Mit den gegebenen Werten v=1105m/s,B=1,2102T,ω=35°v = 1·10⁵ m/s, B = 1,2·10⁻² T, ω = 35° könnt ihr die Lorenzkraft berechnen.

Setzt einfach in die Formel ein: FL = 1,6·10⁻¹⁹ C · 1·10⁵ m/s · 1,2·10⁻² T · sin(35°). Das ergibt FL = 3,2·10⁻¹⁶ N - eine winzig kleine, aber messbare Kraft!

Das Fadenstrahlrohr
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Spezifische Ladung eines Elektrons

Die spezifische Ladung ist das Verhältnis von elektrischer Ladung zur Masse eines Teilchens: q/m. Sie ist keine physikalische Größe, sondern eine charakteristische Eigenschaft.

Ihr könnt sie über die Lorenzkraft herleiten. Der Trick: Die Lorenzkraft entspricht genau der Zentripetalkraft, die die Elektronen auf der Kreisbahn hält.

Genial: Mit diesem Experiment könnt ihr eine fundamentale Eigenschaft des Elektrons messen!



Wir dachten, du würdest nie fragen...

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Physik

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Das Fadenstrahlrohr: Aufbau und Experimente

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sam

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Das Fadenstrahlrohr ist ein faszinierendes Experiment aus der Physik, mit dem ihr die spezifische Ladung von Elektronen bestimmen könnt. Dabei seht ihr leuchtende Kreisbahnen von Elektronen und lernt, wie Magnetfelder geladene Teilchen ablenken.

Das Fadenstrahlrohr
Versuchsaufbau zum Bestimmen der spezifischen Ladung eines
Elektrons
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Die Lorenzkraft

Die Lorenzkraft ist die Kraft, die auf geladene Teilchen in einem Magnetfeld wirkt. Sie ist fundamental für das Verständnis des Fadenstrahlrohrs.

Die Formel lautet: FL = q · v · B · sin(ω). Dabei ist q die Ladung, v die Geschwindigkeit, B die magnetische Feldstärke und ω der Winkel zwischen Bewegungsrichtung und Magnetfeldlinien.

Wichtig: Bei senkrechtem Einfall (ω = 90°) ist sin(ω) = 1, und die Lorenzkraft wird maximal!

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Übungsaufgabe Lorenzkraft

Mit den gegebenen Werten v=1105m/s,B=1,2102T,ω=35°v = 1·10⁵ m/s, B = 1,2·10⁻² T, ω = 35° könnt ihr die Lorenzkraft berechnen.

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Die spezifische Ladung ist das Verhältnis von elektrischer Ladung zur Masse eines Teilchens: q/m. Sie ist keine physikalische Größe, sondern eine charakteristische Eigenschaft.

Ihr könnt sie über die Lorenzkraft herleiten. Der Trick: Die Lorenzkraft entspricht genau der Zentripetalkraft, die die Elektronen auf der Kreisbahn hält.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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