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2. Beschreibung
Die Fadenstrahlröhre TEL dient zur Untersuchung der
Ablenkung von Elektrodenstrahlen im homogenen
Magnetfeld unter Verwendung des Helmholtzspulen-
paars U8481500 sowie zur quantitativen Bestimmung
der spezifischen Ladung des Elektrons e/m.
In einem Glaskolben befindet sich die Elektronenkanone,
bestehend aus einer indirekt geheizten Oxidkatode, ei-
nem Wehneltzylinder und einer Lochanode in einer Heli-
umrestgas-Atmosphäre mit präzise eingestelltem Gas-
druck. Die Gasatome werden längs der Elektronenflug-
bahn ionisiert und es entsteht ein leuchtender, scharf
begrenzter Strahl. Eingebaute Messmarken erlauben die
parallaxenfreie Bestimung des Kreisbahndurchmessers
des im Magnetfeld abgelenkten Strahls.
Zum Betrieb der Fadenstrahlröhre dient der Sockel
U8481435 mit farbigen Anschlussbuchsen.
3. Technische Daten
Gasfüllung:
Gasdruck:
Heizspannung:
Anodenspannung:
Anodenstrom:
Wehneltspannung:
Fadenstrahlkreis:
Messmarkenabstand:
Kolbendurchmesser:
Gesamthöhe:
4. Sockel für Fadenstrahlröhre TEL U8481435
Fig. 1 Sockel: 1 Halteklammer, 2 Öffnung für Führungsstift,
3 Anschluss für Anode, 4 Anschluss für Katode, 5 Anschluss
für Wehnelt-Zylinder, 6 Anschluss für Heizung
Helium
0,13 mbar
< 12.0 V DC
max. 300 V
typ. 20 mA
0 bis -50 V
20 bis 100 mm Ø
20 mm
ca. 165 mm
ca. 260 mm
5. Zusätzlich erforderliche Geräte
1 Sockel für Fadenstrahlröhre TEL
1 DC-Netzgerät 500 V (230 V, 50/60 Hz)
oder
1 DC-Netzgerät 500 V (115 V, 50/60 Hz)
1 Helmholtz-Spulenpaar
1 Analog-Multimeter AM50
Sicherheits-Experimentierkabel aus
6. Allgemeine Grundlagen
Auf ein Elektron, das sich mit der Geschwindigkeit v
senkrecht zu einem homogenen Magnetfeld B bewegt,
wirkt senkrecht zur Geschwindigkeit und zum Magnet-
feld die Lorentz-Kraft
=
⋅
⋅
F
e
v
B
e: Elementarladung
Sie zwingt das Elektron als Zentripetalkraft
⋅
2
m
v
=
F
r
m: Elektronenmasse
auf eine Kreisbahn mit dem Radius r. Daher ist
⋅
m
v
⋅
=
e
B
r
Die Geschwindigkeit v hängt von der Beschleunigungs-
spannung U der Elektronenkanone ab:
e
= 2
⋅
⋅
v
U
m
Für die spezifische Ladung des Elektrons gilt somit:
⋅
e
2
U
=
(
)
⋅
2
m
r
B
Misst man für verschiedene Beschleunigungsspannun-
gen U und verschiedene Magnetfelder B jeweils den
Kreisbahnradius r, so liegen die Messwerte in einem
2
2
r
B
-2U-Diagramm gemäß Gl. (5) auf einer Ursprungsge-
raden mit der Steigung e/m.
Das Magnetfeld B wird in einem Helmholtz-Spulenpaar
erzeugt und ist proportional zum Strom I
einzelne Spule. Der Proportionalitätsfaktor k kann aus
dem Spulenradius R = 147,5 mm und der Windungs-
zahl N = 124 je Spule berechnet werden:
⎛
⎞
4
=
⋅
=
⎜
⎟
B
k
I
mit
k
H
⎝
⎠
5
Damit sind sämtliche Bestimmungsgrößen für die
spezifische Elektronenladung bekannt.
2
U8481435
U33000-230
U33000-115
U8481500
U17450
U138021
durch eine
H
3
Vs
N
2
−
⋅
⋅ π
⋅
=
7
4
10
0
,
Am
R
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
mT
756
A
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