Grundpraktikum I

Spezifische Ladung

des Elektrons (e^-)

Ziel des Versuches ist es, die spezifische Ladung des Elektrons zu bestimmen.

Messprinzip

Es wird ein Elektronenstrahl mittels einer Glühkathode und einer Beschleunigungsspannung erzeugt. Der Elektronenstrahl wird dabei mittels eines Fadenstrahlrohrs sichtbar gemacht.

Der Elektronenstrahl bewegt sich im Zentrum zweier Spulen (Helmholtz-Spulenpaar), die ein homogenes magnetisches Feld erzeugen.

In diesem Feld wirkt eine ständige Kraft auf das Elektron, die normal zur Bewegungsrichtung steht. Dadurch erzeugt das Elektron eine Kreisbewegung. Die Kraft kann gleichgesetzt werden mit der Zentrifugalkraft , wodurch sich im Endeffekt das Verhältnis bestimmen läßt.

Die Geschwindigkeit ergibt sich aus dem Energieerhaltungssatz:

Berechnung:

Berechnung des Magnetfeldes:

• Spule:   2 Spulen zu je n = 154 Wicklungen
• Radius:                                   R = 20cm
• Abstand vom Strahl:               a = 10cm

Aus der Geometrie der Spule ergibt sich:

Desto höher die Beschleunigungsspannung und je kleiner der Radius ist, desto näher kommt der gemessene Wert an den echten von 1,76*10^11 As/kg. Bei einer Beschleunigungsspannung von nur 150V ist schon eine extrem große Abweichung festzustellen.

Auswertung

Linear:

Logarithmisch:

r(I^-1):

Ergebnis der spezifischen Ladung: