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Braunsche Röhre

Bewegungen von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern

Betrachten wir nun eine Kathodenstrahlröhre, die von dem Physiker K. F. Braun konstruiert wurde und deshalb auch besser unter dem Namen Braunsche Röhre bekannt ist. Die folgende Abbildung vermittelt das Konstruktionsprinzip der Braunschen Röhre.

Aufbauschema der Brownschen Röhre
Aufbauschema der Braunschen Röhre/Kathodenstrahlröhre

Bei der Braunschen Röhre handelt es sich um eine evakuierte Glasröhre, in der Elektronenstrahlen im Vakuum erzeugt werden können.

Durch eine angelegte Heizspannung an der Glühkathode (negative Elektrode) werden Elektronen durch den glühelektrischen Effekt freigesetzt und in einem negativ geladenen Metallzylinder (Wehnelt-Zylinder) zu einem Elektronenstrahl gebündelt. Die an der Anode (positive Elektrode) befindliche Anodenspannung $U_{A}$ beschleunigt den Elektronenstrahl zur Anode, so dass die Elektronen eine hohe konstante Geschwindigkeit erreichen.

Im weiteren Verlauf durchläuft der Elektronenstrahl den Bereich, in dem sich die vertikalen und horizontalen Ablenkplatten befinden. Legt man nun an dem vertikal angeordneten Plattenpaar eine Spannung $U_{y}$ an, so entsteht ein elektrisches Feld, das ebenfalls vertikal ausgerichtet ist (Prinzip eines Plattenkondensators). Dadurch wird der Elektronenstrahl in vertikaler Richtung abgelenkt. Nach dem gleichen Prinzip lässt sich nun der Elektronenstrahl mit Hilfe des horizontal angeordneten Plattenpaares in horizontaler Richtung ablenken. Dadurch muss man lediglich eine Spannung $U_{x}$ an dem horizontalen Plattenpaar anlegen.

Der auf diese Weise abgelenkte Elektronenstrahl trifft nun auf den Schrim, auf dem sich eine fluoreszierende Substanz befindet, wodurch die Energie der auftreffenden Elektronen in Licht umgewandelt werden kann.

Bedenkt man die geschilderte Funktionsweise der Braunschen Röhre, so lassen sich einige interessante Anwendungen dieser Konstruktion finden.

Beispiel

Der Kathodenstrahloszillograph

Die Bezeichnung Kathodenstrahloszillograph bezieht sich lediglich auf den Einsatz der Braunschen Röhre; der obige Aufbau bleibt im Prinzip bestehen. Die Idee eines Kathodenstrahloszillographen basiert darauf, dass die Ablenkung des Elektronenstrahls mit der an den Ablenkkondensatoren angelegten Spannung zusammenhängt. Das heißt, dass man den Verlauf von zeitlich veränderlichen Spannungen auf dem Leuchtschirm darstellen kann.

Logischerweise wird die zu analysierende Spannung an die vertikalen Ablenkplatten gelegt.

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Ladungen und Felder

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  • Feldkonzept- allgemeiner Überblick
    • Einleitung zu Feldkonzept- allgemeiner Überblick
    • Skalarfeld
    • Vektorfeld
  • Elektrische Ladungen und Felder
    • Einleitung zu Elektrische Ladungen und Felder
    • Elektrische Feldkonfigurationen
      • Einleitung zu Elektrische Feldkonfigurationen
      • Radialsymmetrisches Feld
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    • Eigenschaften des elektrischen Feldes
  • Elektrische Ströme und magnetische Felder
    • Einleitung zu Elektrische Ströme und magnetische Felder
    • Lorentz-Kraft auf stromdurchflossene Leiter
    • Magnetische Feldkonfigurationen
  • Bewegungen von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern
    • Einleitung zu Bewegungen von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern
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