[Physik] Elektronenmasse mit dem Fadenstrahlrohr bestimmen?

Einen wunderschönen guten Abend,

vorab: Ich habe nur eine ganz kleine Frage und erkläre vorab, was ich bereits alles verstanden habe.

Ich habe noch ein kleines Verständnisproblem bei der Bestimmung der Elektronenmasse (me) mit dem Fadenstrahlrohr. Hierfür befinden sich im Anhang die Bilder meines Aufschriebs. Vorab befindet sich hier im Folgenden, was ich bereits verstehe, sowie mein kleines Verständnisproblem (fett gedruckt), zu dem ich Hilfe benötige.

  1. Gegeben sind ja folgende Werte: Ub (Beschleunigungsspannung), Is (Spulenstrom) und r (Radius der Kreisbahn).
  2. Gesucht ist die Masse eines Elektrons (me)
  3. Im Fadenstrahlrohr, gilt ja, dass die Fl (Lorentzkraft) gleich die Fzp (Zentripetalkraft) ist.
  4. Also setzen wir Fl (Lorentzkraft) mit der Fzp (Zentripetalkraft) gleich und lösen nach me (Elektronenmasse) auf.
  5. Wir haben nun aber nicht „B“ und „v“ („Problem: B und v können wir nicht direkt ablesen“)
  6. Wir setzen Epot (potentielle Energie) gleich mit Ekin (kinetische Energie) und lösen nach v auf und kommen auf die Formel, welche sich ganz oben im 2. Bild (doppelt unterstrichen) befindet.
  7. Diese Formel für v = … setzen wir nun in die zuvor hergeleitete Formel me = … ein.
  8. Nun fehlt und noch B = …
  9. Woher weiß ich nun, dass B = Is * 7,21 * 10^(-4) T/A ist? Ich wundere mich nur, da dieser Aufschrieb aus dem Unterricht ist und ich nicht weiß, ob nun der Wert für „B“ hier gegeben ist oder ob man den auswendig wissen muss / berechnen muss,…? Denn hierfür habe ich keine ausgedruckte Aufgabenstellung sondern nur diesen Mitschrieb.
  10. Was sagt ihr, muss hier das B in einer möglichen Aufgabe gegeben sein oder muss man selbst auf den Wert für B kommen?
  11. Denn bei meinem 5. Punkt hier habe ich als Zitat ja genannt: „Problem: B und v können wir nicht direkt ablesen“. Das hat mein Lehrer so genau hingeschrieben. Und wenn man „B“ nicht direkt ablesen kann, woher hat mein Lehrer dann den Wert für „B“: B = Is * 7,21 * 10^(-4) T/A ? Das ergibt für mich überhaupt keinen Sinn.

Bis auf dieses kleine Verständnisproblem verstehe ich diese Aufgabe.

Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Antworten.

Bild zum Beitrag
Geschwindigkeit, Beschleunigung, Formel, Mechanik, Physiker, Lorentzkraft, radius, Zentripetalkraft
Warum flackert durchgebrannter Glühdraht?

Guten Abend,

das Licht in meinem Keller hat in den letzten Tagen geflackert. Heute war es nun völlig lahmgelegt. Nach Wechseln der Glühlampe konnte ich feststellen, dass der Glühdraht durchgebrannt ist.

Ich stellte mir die Frage, wie es überhaupt zum Wackelkontakt einer Wolframglühbirne kommen kann. Entweder der Draht ist durchgebrannt (Licht aus) oder der Draht ist heile (Licht an).
(Lassen wir mal Wackelkontakte aufgrund der Kontaktstellen außen vor.)

Nach längerem Grübeln habe ich mir folgendes Szenario vorgestellt:

Angenommen, der Draht ist durchgebrannt und ein Leiterstück (1) ist (zufällig) nach oben gesprungen, das andere Leiterende (2) steht horizontal. Durch die Schwerkraft wird Leiterstück (1) nach unten gezogen. Die beiden Leiterenden berühren sich, ein Strom kann fließen, das Licht brennt. Da sich um stromdurchflossene Leiter ein Magnetfeld bildet, könnte die Lorentzkraft dafür sorgen, dass (1) wieder nach oben springt und der Kreislauf beginnt von vorne.

Ich muss dazu sagen, dass ich mir die Lorentzkraft an einer Glühwendel nicht gut vorstellen kann, da es eben kein gerades Leiterstück ist.

Könnte etwas an meiner Idee dran sein, oder gibt es eine andere Erklärung, wie es (physikalisch gesehen) zu einem Wackelkontakt eines Wolframdrahtes kommen kann?

Vielen Dank für eure klugen Ideen !

Strom, Licht, Elektrizität, Glühbirne, Wolfram, Lorentzkraft, Magnetfeld
Wieso liegt eine Induktionsspannung vor, wenn sich der magnetische Fluss ändert und nicht generell bei einer Bewegung eines Leiters im magnetischen Feld?

Kurz ein paar Worte zu mir, um das Niveau der Antworten entsprechend anzupassen:

Ich bin ein mathematisch interessierter Oberstufenschüler der nicht davor zurückschreckt, wenn entgegen dem Schulstoff ein paar Vektoren in der Erklärung vorkommen aber noch nicht studiert hat. Mein Ziel ist es die Sachen wirklich zu verstehen und nicht nur hinzunehmen.

In der Schule haben wir zur Einführung für die Induktion einen Metallstab der mit einem Spannungsmessgerät verbunden war in ein Magnetfeld bewegt. Das Spannungsmessgerät ist ausgeschlagen.

In einem Magnetfeld wirkt auf bewegte Ladungen die Lorentzkraft. Dadurch, dass der Stab bewegt wurde, wurden auch die Elektronen, also geladene Teilchen, im Stab bewegt. Auf sie wirkt also eine Lorentzkraft. Die Lorentzkraft ist orthogonal sowohl zur Richtung des Magnetfeldes als auch zur Bewegungsrichtung der Ladungen. Durch die Lorentzkraft werden die frei beweglichen Elektronen im Stab zur Seite geschoben. Auf der einen Seite liegt jetzt ein Elektronenüberschuss und auf der anderen Seite ein Elektronenmangel vor. Deshalb gibt es eine Ladungsdifferenz und somit auch eine Spannung.

Nun zu meinem Problem. Die Lorentzkraft wirkt, solange sich die Elektronen im Leiter durch ein Magnetfeld bewegen. Also müssten die Elektronen solange zur Seite geschoben werden, wie der Leiter durch das Magnetfeld bewegt wird. Demnach müsste auch eine Spannung induziert werden, solange sich der Leiter durch das Magnetfeld bewegt.

In der Realität ist die Induktionsspannung aber von der Änderung des magnetischen Flusses abhängig. Der Leiter und somit die Elektronen können sich noch so lange durch das Magnetfeld bewegen. Es wird trotzdem keine Spannung induziert, weil sich die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche nicht ändert. Aber eigentlich müsste doch allein schon durch die Bewegung des Leiters die Lorenmtzkraft wirken.

Danke fürs klarstellen.

Habe gerade https://www.gutefrage.net/frage/warum-braucht-man-eine-flaechenaenderung-oder-magnetfeldaenderung-fuer-induktion gefunden. Meine Frage ist ein Duplikat. Hier wurde erklärt, dass sich die Induktion nicht nur mit der Lorentzkraft herleiten lässt sondern als Phänomen entdeckt wurde. Vielleicht hat ja noch jemand eine anschauliche Erklärung.

Induktion, Magnetismus, Elektromagnetismus, Lorentzkraft, Magnetfeld

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