ZIEL

Der Schüler soll die spezifische Ladung e/m eines Elektrons am Bildschirm messen und so das Meß- und Auswertungsverfahren und die dabei angewandten Gesetzmäßigkeiten ein üben. Dazu wird die experimentelle Situation auf dem Rechner simuliert.

Das Programm soll auf keinen Fall ein Realexperiment ersetzen. Vielmehr dient es, nach der Durchführung und Auswertung des Realexperiments, zur Einübung durch den Schüler.

BESCHREIBUNG

Die reale Situation des Fadenstrahlrohrs (Wehneltröhre) wird möglichst realistisch dargestellt. Der Schüler kann die Parameter Beschleunigungsspannung U und magnetische Flußdichte B beliebig verändern, ebenfalls die Richtung des Magnetfelds und Orientierung der Elektronenkanone. Die Richtungen bleiben allerdings so beschränkt, daß keine Spiralbahnen möglich sind.

Durch Tastendruck verändert der Schüler wahlweise einen der Parameter und gewinnt dabei ein Gefühl, welchen Einfluß die betrachtete Meßgröße auf den Bahnradius hat. Bei geeigneten, von ihm gewählten Werten soll er die Auswertung und Bestimmung von e/m vornehmen.

Er kann auch die Wertetripel r, U und B registrieren und dazu passende Graphen zeichnen lassen. Wieder soll er anschaulich erkennen, daß r prop. zu 1/B bzw. ÖU ist.

FRAGESTELLUNGEN

• Wie müssen v und B orientiert sein, damit die Bahn der Elektronen ein geschlossener Kreis ist?

• Warum ist r konstant bei homogenem Magnetfeld ?

• Wie wird e/m gemessen? Wie wird die Messung ausgewertet?

• Welche Gesetzmäßigkeit läßt sich für r in Abhängigkeit von U bzw. B beobachten?

EINSATZMÖGLICHKEITEN

Schülerversuche in gleicher Front, nachdem das Realexperiment ausgewertet wurde, noch sinnvoller als häuslicher Schülerversuch auf dem häuslichen Rechner.

HINWEISE ZUM EINSATZ

Das Programm läuft auf PC's mit den Graphik-Auflösungen Hercules, CGA (hoch- und niedrigauflösend), EGA und VGA.
Bewährt hat es sich, einen Verleihdienst der schreibgeschützten Disketten (mit jeweils einem Programm allein für die vorliegende Aufgabe) einzurichten.

TYPISCHE ERGEBNISSE

Für feste Beschleunigungsspannung U wird der Radius in Abhängigkeit von der magnetischen Flußdichte B gezeichnet. Die Meßwerte sind als Kreise eingetragen

Für feste Beschleunigungsspannung U wird der Radius r in Abhängigkeit von der magnetischen Flußdichte B gezeichnet. Die Meßwerte sind als Kreise eingetragen. Zusätzlich ist auch die zugehörige theoretische Kurve eingetragen, basierend auf dem gemessenen Wert für e/m.

Für verschiedene Beschleunigungsspannungen U wird der Radius r in Abhängigkeit von der magnetischen Fluß- dichte B gezeichnet.

Für feste magnetischen Flußdichte B wird der Radius  r in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung U gezeichnet. Die Meßwerte sind als Kreise eingetragen

MENÜPUNKTE	zurück
I DESK	I.1 Quit Beendet das Programm. I.2 Neue Meßreihe Startet mit einer neuen Graphik und setzt die Parameter auf 0. I.3 Info Bringt Informationen über das Programm und mögliche Fragestellungen auf den Bildschirm. I.4 Autor Bringt den Namen des Autors auf den Bildschirm. I.5 Lizenz Bringt den Namen des Lizenznehmers auf den Bildschirm.
II MODUS	II.1 Spannungswahl Schaltet um auf Variation der Beschleunigungsspannung U der Elektronen. Mit der Taste "+" wird die Spannung erhöht, mit "-" erniedrigt. Die Schrittweite kann frei eingestellt werden. II.2 Magnetfeldwahl Schaltet um auf Variation der magnetischen Flußdichte B. Mit der Taste "+" wird die magnetische Flußdichte erhöht, mit "-" erniedrigt. Die Schrittweite kann frei eingestellt werden. II.3 Schrittweite Verändert die Schrittweite bei der Spannungs- bzw. Magnetfeldveränderung. II.4 Eingabe Erlaubt es, bestimmte Wertepaare für U und B einzugeben. U.U. sinnvoll zu Beginn einer Messung.
III AUFBAU	III.1 Kathode Zeichnet die Kathode und meldet Stichpunkte zu einer eventuellen Versuchsbeschreibung. III.2 Wehneltzylinder Zeichnet den Wehneltzylinder und meldet Stichpunkte zu einer eventuellen Versuchsbeschreibung. III.3 Anode Zeichnet die Anode und meldet Stichpunkte zu einer eventuellen Versuchsbeschreibung. III.4 Gasfüllung Meldet Stichpunkte zu einer eventuellen Versuchsbeschreibung. III.5 Magnetfeldrichtung Polt die Magnetfeldrichtung um und zeichnet sie ein. III.6 Elektronenkanone Dreht die Orientierung der Elektronenkanone um. Soll den Schüler zur Kontrolle der Richtung der Lorentz-Kraft zwingen.
IV GRAPHIK	IV.1 in Graphik übernehmen Das eingestellte Wertetripel r, B und U wird für eine graphische Darstellung gespeichert. IV.2 mit alten Daten ein/aus Schalter für zusätzliche Darstellung früher gemessener Daten (und evtl. der Meßkurven nach IV.4) in der jeweiligen Graphik. IV.3 r(U) / r(B) Stellt den Radius r in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung U bzw. der magnetischen Flußdichte B dar. Die Art der Darstellung hängt davon ab, welcher Parameter mit den "+","-" Tasten verändert wird. IV.4 r(U) / r(B) mit Kurve Stellt wie in IV.3 die Meßwerte in einem Diagramm dar. Zeichnet zusätzlich noch die theoretische Kurve, die sich aus dem gemessenen e/m (evtl. Mittelwert) ergibt. Bei mehreren Wertetripeln Kontrollmöglichkeit für die Qualität der Auswertung und Anstoß, über die vorliegenden Gesetzmäßigkeiten erneut nachzudenken. IV.5 Tabelle zeigen Bringt die Tabelle der übernommenen Wertetripel auf den Bildschirm. IV.6 Tabelle drucken Druckt die Tabelle der übernommenen Wertetripel über einen Drucker an der Parallelschnittstelle aus. IV.7 Neue Meßreihe Identisch mit I.2: Startet mit einer neuen Graphik und setzt die Parameter auf 0.