Physik

Elektronen auf der Schraubenbahn

Von Tobias Neitzel am 23. August 2011 veröffentlicht. Kommentare (7)

Dass Elektronen gerne mal die komischsten Wege durch ein Magnetfeld nehmen, ist uns bereits bekannt. In diesen Videos schauen wir uns die Spiral/Schraubenbahn etwas näher an.

  1. Elektronen auf der Schraubenbahn 1/3

  1. Elektronen auf der Schraubenbahn 2/3

  1. Elektronen auf der Schraubenbahn 3/3

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7 Kommentare

  • Damian Assmann: 5 Monate, 4 Wochen alt.

    sehr geile videos :) nich son blödsinn wie unser physiklehrer der das material immer nur an die tafel kritzelt und selbst nicht weiß was es bedeutet :D

  • Lisa: 2 Wochen, 3 Tage alt.

    Immer wieder einfach nur große Klasse!!!! Vielen Dank, sehr gut und leicht verständlich erklärt! Ich bin begeistert!

    Lisa

    P.S. Hast Du was zu Wechselspannung (mit Spule oder Kondensator im Stromkreis), magnetischer Fluss?

  • Tobias Neitzel: 2 Wochen, 2 Tage alt.

    In welchem Zusammenhang? Meinst Du Videos zum magnetischen Fluss in einer Schaltung mit Wechselspannung? Oder die Wechselstromwiderstände von Spule und Kondensator? Oder generell elektromagnetische Schwingungen?

  • Timo: 5 Tage, 7 Stunden alt.

    Hey Tobias,

    schön erklärt, doch dein Weg s ist falsch berechnet, bzw. es fehlt ein Teil:

    dein Weg befindet sich ja auf einem Zylinder-Mantel, rollt man diesen ab, wird's vielleicht deutlicher: Es fehlt der Anteil zwischen zwei parallelen Schraubengängen (mit d bezeichnet), dann ergibt sich über Pythagoras:

    Sei 2*pi*r=k die Projektion des Kreises einer Bahn senkrecht zum B-Feld, dann gilt für den Weg s:

    s= [k^2+d^2]^(1/2)

    nur für kleine d kann man es vernachlässigen, wer aber eine solche Schraube schon mal gesehen hat, der weiß, dass es in der Regel nicht zu vernachlässigen ist; Der Wert von d steigt natürlich mit dem Geschwindigkeitsanteil parallel zum B-Feld.

    Du musst erst über Gleichsetzung der Gleichungen

    I.) k / (v0*sin(alpha)) = t
    und
    II.) d / (v0*cos(alpha)) = t

    auf d schließen. Das t hierbei gleich ist sollte offensichtlich sein, sonst würde keine Schraube als Gestalt zustande kommen.

    Dann mit d über
    d / (v0*cos(alpha)) = t
    auf t schließen, was schneller geht als
    s/v0 = [k^2+d^2]^(1/2) / v0 = t

    LG
    Timo

    P.S.: Spirale und Schraube sind nicht das gleiche:
    Eine Spirale nähert oder entfernt sich (je nach Laufrichtung) von einem Punkt/einer Geraden, während sie sich um ihn/sie windet. Was du behandelst ist eine Schraube, da sie stets den gleichen Abstand zur Windungsgeraden behält und somit auf dem Mantel eines Zylinders verläuft, wo bei die Kurve stets gleiche Steigung besitzt (auch als Helix bezeichnet).

  • Tobias Neitzel: 5 Tage, 6 Stunden alt.

    Hey Timo,

    ich muss leider zugeben, dass ich nicht verstehe worauf du hinaus willst. Du sprichst von einem fehlenden Teil d, der sich für mich nach der Ganghöhe anhört. (Diese wird in dem Video ja auch berechnet) Dann scheint es mir als wolltest du eine Gesamtstrecke für den Durchlauf berechnen. Aber das ist/war (soweit ich mich erinnern kann) gar nicht die Absicht in diesen Videos. In den Videos sollte lediglich Radius, Ganghöhe und Umlaufdauer berechnet werden. Deswegen ist mir grade ein bisschen unklar worauf du hinaus willst.

    Korrigiere mich, wenn ich dir hier etwas untertsellt habe oder schlicht etwas falsch verstanden habe. Ansonsten vielen Dank für den kommentar =) Vor allem für die Aufklärung über Schraube und Spirale. Würde mich freuen, wenn du nochmal antwortest und mir nochmal genauer erkärst, was du mit deiner Rechnung beabsichtigst ;)

    LG
    Tobi

  • Timo: 5 Tage, 4 Stunden alt.

    Hey Tobias,

    sorry, ich hab dir Unrecht getan, habe dein Video vorhin nur überflogen und nicht gesehen dass du nen Tick später den Index 2 noch dran gesetzt hast (Video 3, 5:24min). So wird’s dann richtig. Ich erklär dir noch mal kurz was ich meinte:

    Mein d ist deine Ganghöhe h, auch dass hatte ich nicht gesehen.

    Es gibt folgende 3 Möglichkeiten auf t zu schließen:

    1.) s=v0*t , wobei s der gesamte Weg einer Windung ist
    2.) 2pi*r=v2*t , wobei 2pi*r der Kreis ist
    3.) h=v1*t , wobei h die Ganghöhe ist

    Du hast Fall 2.) und dann Fall 3.) gemacht, da ich aber den Screen gesehen habe wo noch keine 2 als Index vorhanden war (Video 3, 5:24min), dachte ich du machst Fall 1.)

    Und in dem Fall hättest du den Fehler gemacht nur mit 2pi*r zu rechnen, denn bei Fall 1.) ist die Strecke s eben größer als nur 2pi*r:
    Rollt man den Zylinder-Mantel ab, so sieht man, dass s eine gerade Strecke ist, und zwar die Hypotenuse im Dreieck mit den Katheten 2pi*r und h. Man kann also mit s rechnen, muss aber eben dann s vorher über den Pythagoras bestimmen. Da man dafür d benötigt, aber noch nicht hat, müsste man also vorher eh mit 2.) und 3.) auf d schließen, der Weg ist also der umständlichste, aber möglich; würde sich vielleicht als Probe eignen.

    Sorry, hatte dein Video nicht richtig gesehen, weil ich keine Zeit hatte. Habs jetzt noch mal komplett geguckt und so stimmt alles. Allerdings ist mir noch ein kleiner Schönheitsfehler aufgefallen: Du sagst, du setzt Lorentz-Kraft gleich Zentrifugal-Kraft, aber was du eigentlich meinst ist die Zentripetal-Kraft, denn diese ist nach innen gerichtet, während die Zentrifugal-Kraft nach außen gerichtet ist (und eigentlich eine Scheinkraft ist), betragsmäßig geben sich die Formeln aber nichts.

    Aber mach weiter so, die Videos sind sehr anschaulich und hilfreich :)

    LG
    Timo

  • Tobias Neitzel: 3 Tage, 16 Stunden alt.

    Dann wäre jetzt ja alles geklärt ;)

    Danke nochmal für den Kommentar. Ist für den ein oder anderen User bestimmt hilfreich =)

    LG
    Tobi

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