Bewegte Ladung im e-Feld (senkrecht zur Feldrichtung) + Herleitung
Physik - simpleclub
https://www.youtube.com/watch?v=zjazQ_dwKlo

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Das ist Jan. Jan hat endlich verstanden, was passiert, wenn wir eine Probeladung parallel zu den Feldlinien in ein E-feld geben. Aber wir können Teilchen nicht
0:08 nur parallel zu den Feldlinien einschießen, wir können sie auch senkrecht zu den Feldlinien einschießen. Und das ist ziemlich nützlich für
0:15 unseren Fernseher und sonstige Dinge. Also legen wir los. Heute wollen wir über geladene Teilchen reden, die senkrecht zur Feldrichtung in
0:27 ein E-feld fliegen. Geladene Teilchen waren noch mal genau Proton und Elektronen. Und wir wissen auch noch, wie ein E-Feld aussieht. Richtig, es
0:36 sind zwei getrennte Ladungen mit ihren Feldlinien von plus nach minus. Sie haben den Abstand d und zwischen ihnen liegt die Spannung U. Jetzt nehmen wir
0:46 einen Elektron und legen es auf die Minusplatte. Das Elektron hat die Masse M. und die Ladung K. Wie wir wissen, wird das Elektron zur Plusplatte
0:55 beschleunigt. Das war die Teilchenbewegung im E-Feld parallel zu den Feldlinien. Daraus hatten wir die Formeln V = W√ 2* U* Q dur M und die
1:05 Formel A = U* Q dur D mal M. Das solltet ihr jetzt können, denn darauf wollen wir aufbauen. Wenn ihr schon könnt, Aufmerksamkeit wieder zu mir. Hallo.
1:13 Denn jetzt wollen wir das Teilchen senkrecht zu den Feldlinien einschießen. Was müssen wir da beachten? Genau, das Teilchen hat eine Anfangsgeschwindigkeit
1:21 in X-Richtung. Das könnte es schwer machen, macht's aber nicht. Wie beim freien Fall betrachten wir zwei Teilbewegungen. Einmal die
1:28 Geschwindigkeit in X-Richtung und einmal die Geschwindigkeit in Y Richtung. Die Geschwindigkeit in der X-Richtung bleibt konstant. Es wirgt keine Kraft auf das
1:37 Teilchen. Somit wird es weder abgebremst noch beschleunigt. Es gilt Vx = konstant. Der schwere Teil muss also bei der
1:45 Geschwindigkeit in Y Richtung sein. Falsch gedacht, kannst du auch schon. Schauen wir nur auf die y Richtung, so fliegt das Teilchen parallel zu den
1:53 Feldlinien. Genau das kennen wir ja schon. Das war einfach der Fall, den wir im letzten Video behandelt haben, nämlich die Bewegung parallel zu den
2:01 Feldlinien. Wenn es ein Elektron ist, wird es zum Pluspull beschleunigt. Ist es ein Proton, wird es zum Minuspull beschleunigt. Das war ja eine
2:08 beschleunigte Bewegung. Sprich, für die Teilchen in y Richtung können wir dieselben Formeln verwenden. Die Geschwindigkeit in y Richtung lässt dich
2:16 leicht berechnen. Das Teilchen wird mit a beschleunigt. V = A* T kennen wir auch. Das gilt immer für beschleunigte Bewegung. Das setzen wir jetzt zusammen.
2:27 Dann sieht es so aus, nämlich vy= U mal q d mal n und am Ende mal t. Ja, wir schreiben jetzt vy, weil wir wollen ja die Geschwindigkeit in y Richtung. Damit
2:39 steht die Geschwindigkeit in die y Richtung. Fehlt nur noch die Durchflugszeit t. Das ist die Zeit, wie lange sich das Teilchen im E-Feld
2:45 befindet. Es tritt ja mit VX in das E-Feld ein und irgendwann fliegt es ja wieder raus. Um die Durchflugszeit herauszufinden, nehmen wir einfach die
2:53 Länge X des E-Feldes. Da das ja eine konstante Bewegung war, dürfen wir jetzt V = s dur t verwenden. Wir halten nach Umstellen t = s dur v. Unsere Strecke,
3:04 die wir durchfliegen, ist nun X, also ist S einfach X. und unsere Geschwindigkeit, mit der wir in X-Richtung fliegen, ist Vx. So einfach
3:12 geht's. Setzen wir das wieder zusammen. So erhalten wir Vy. Dann gilt Vy = U* Q d* M* X dur V. Das ist schon mal die Geschwindigkeit in y Richtung. Jetzt
3:25 wollen wir noch herausfinden, wie weit das Teilchen abgelenkt wird. Also diese Strecke y. Es gilt wieder aus der klassischen Mechanik S = 1/2* A* T². Das
3:36 Leute gilt immer für beschleunigte Bewegung. Y ist unser S. Von gerade eben kennen wir ja noch unsere Beschleunigung A und unser T. Das T war die
3:45 Durchflugszeit. Jetzt setzen wir zuerst das A ein und dann noch unser T. Damit lautet unsere Ableckungsstrecke y = 1/2* U* Q* X² dur d* M* VX². Ganz einfach,
3:59 ne? Schießen wir also ein Teilchen senkrecht zu den Feldlinien in ein E-Feld, dann wird es in y Richtung beschleunigt. Es erreicht in y Richtung
4:08 die Geschwindigkeit vy= u* q dur d mal* m* x dur vx und es wird um die Strecke y = 1/2* u* q* x² dur d mal* m* vx² abgelenkt. Das war die zweite
4:22 Teilbewegung unseres heutigen Videos. Es geht aber noch weiter. Es fehlt ja noch die Endgeschwindigkeit, weil wir haben bisher ja nur die Geschwindigkeit in y
4:31 Richtung betrachtet. Dazu schauen wir uns noch mal den Versuchsaufbau an. Es gibt theoretisch drei Geschwindigkeiten. Einmal die in X-Richtung, also VX.
4:40 Einmal die in y Richtung, also VY und einmal die Gesamtgeschwindigkeit. Erinnert stark an ein Dreieck, oder? Stimmt auch. Wenden wir einfach mal den
4:50 Satz des Pythagoras an. Da gilt dann v gesamt = wzel vy² + vx². Damit haben wir auch v gesamt ausgedrückt durch einfaches Analysieren.
5:02 So finden wir auch den Austrittswinkel. Dieser ist Alpha und lässt sich durch den Tangens ausdrücken. Tangenz ist die Gegenkathete durch die Ankathete. Die
5:11 lilane Strecke ist die Gegenkathete und die weiße die Ankathete. Bei uns gilt also Tangens Alpha = vyx. Das ist der Austrittswinkel des
5:20 Teilchens. Damit haben wir alle Eventualitäten für Klausuren abgedeckt. Es war viel, aber machbar. Fassen wir noch einmal zusammen. Dann habt ihr
5:28 alles, was ihr braucht auf einen Fleck. Schießen wir ein geladenes Teilchen in ein elektrisches Welt, so wird es abgelenkt. Wir können diese Bewegungen
5:37 zwei Teilbewegungen unterteilen. In X-Richtung fliegt das Teilchen ungestört weiter. In Y Richtung wird es beschleunigt, da es hier parallel zu den
5:45 Feldlinien ist. Es wird auf die Geschwindigkeit vy = u* q dur d* m* x dur dur vx in y Richtung beschleunigt und es wird um die Strecke y = 1/2* U*
5:58 q* X² durch d mal* m* vx² beim Austritt aus dem Kondensator abgelenkt sein. Setzen wir beide Teilbewegung zusammen, so resultiert die Endgeschwindigkeit v
6:08 Gesamt = Wurzel vy² + Vx² und der Austrittswinkel Tangens alpha = vyx. Das sind alle Formeln und der Sinn dahinter. Und warum ist es jetzt füren
6:22 Fernseher wichtig? Bei den alten Röhrenbildschirmen wurde der Bildschirm mit Elektronen beschossen. Diese wurden mit einem E-feld beschleunigt und mit
6:29 einem weiteren E-Feld auf den Pixel im Bildschirm abgelenkt, auf den sie auftreffen wollten. Das muss natürlich stimmen, sonst gibt's kein Bild. Das
6:37 Ganze nennt sich auch Braunsche Röhre. Wenn es euch interessiert, zieht euch doch einfach das Video von uns rein. Klickt jetzt auf abonnieren, um ohne
6:44 großen Aufwand gut in der Schule zu sein. Wir sind The Simple Club und immer für euch da. Haut rein und bis zum nächsten Mal. Tcho.