Katodstrålerör

Det vanliga: rita!

Rita elektronernas bana för den spänningen där ljusfläcken precis försvinner.

Jag förstår inte vad du menar här ”Rita elektronernas bana för den spänningen där ljusfläcken precis försvinner.” dvs hur jag ska rita 

Katarina149 skrev:

Jag förstår inte vad du menar 

Det verkar vara en reflex så snabbt som du reagerar på det här sättet.

Det har ju knappast kunnat nå din hjärna.

Jag förstår inte vad du menar här ”Rita elektronernas bana för den spänningen där ljusfläcken precis försvinner.” . Det har inte med hur snabbt jag svarar . utan det är din formulering som jag inte riktigt förstod. Hur ska jag rita istället?

Om du illustrerar strömmen av elektroner som åker mellan plattorna med en linje,

hur ser linjen ut om plattorna är spänningslösa?

hur ser linjen ut om plattorna är spänningssatta dvs det är ett elektriskt fält mellan dom. Anta att positiv platta är överst!

Situation 1 - Ingen spänning mellan plattorna. Elektronstrålen går rakt fram och träffar skärmen vid den blå punkten.

Situation 2 - Låg spänning mellan plattorna. Elektronstrålen böjs av men klarar sig genom plattorna och träffar skärmen vid den blå punkten.

Situation 3 - Hög spänning mellan plattorna. Elektronstrålen böjs av så mycket att den inte klarar sig genom plattorna. Inga elektroner träffar skärmen.

Yngve skrev:

Situation 1 - Ingen spänning mellan plattorna. Elektronstrålen går rakt fram och träffar skärmen vid den blå punkten.

Situation 2 - Låg spänning mellan plattorna. Elektronstrålen böjs av men klarar sig genom plattorna och träffar skärmen vid den blå punkten.

Situation 3 - Hög spänning mellan plattorna. Elektronstrålen böjs av så mycket att den inte klarar sig genom plattorna. Inga elektroner träffar skärmen.

Vilken av de här tre situationerna handlar om den här uppgiften?

Läs den sista meningen i uppgiftslydelsen och använd mina bilder för att fundera på vad som händer när spänningen mellan plattorna gradvis ökar från 0 V.

Jag tror att uppgiften vill att man ska rita bilden i situation 2.  För där kommer elektronstrålen att böjas lite men  samtidigt nå skärmen .  Jag börjar först med att räkna ut hur lång tid det tar för elektronstrålen tills den når skärmen så använder jag formeln svt. t= s/v = 5/(6*10⁶) = 8.33* 10^-7 s 

accelerationen kan fås genom att använda formeln 

5=(a*(8.33*10^-7)²)/2 = > a~ 1.44* 10¹³ m/s . 
F= m* a =  F= 9.109*10^-31 * 1.44*10¹³ = 1.33*10^-17

F= E * Q => 1.33*10^-17 = E * 1.602*10^-19 => E~ 83 V/m

E= U/d 

83 = U/5 

U= 5*83= 415 V 

Det är säkert fel men jag vet inte hur jag annars ska tänka 

Jag förstår inte dina uträkningar. Vad är det för sträcka som är 5 meter? Och jag ser inte heller att du räknar med att avlänkningen ska vara 0,5 cm någonstans.

===== Tips på vad du bör göra =====

Du ska beräkna den tid det tar för en elektron att passera plattorna, dvs färdas 5 cm.

Och du ska sedan bestämma vilken spänning det ska vara mellan plattorna för att en elektron ska hinna avlänkas 0,5 cm på den tiden.

Dvs du ska avgöra vilken spänning som krävs för att en elektron precis ska svänga in i en av plattorna (situation 3) istället för att passera mellan dem (situation 2).

Yngve skrev:

Jag förstår inte dina uträkningar. Vad är det för sträcka som är 5 meter? Och jag ser inte heller att du räknar med att avlänkningen ska vara 0,5 cm någonstans.

===== Tips på vad du bör göra =====

Du ska beräkna den tid det tar för en elektron att passera plattorna, dvs färdas 5 cm.

Och du ska sedan bestämma vilken spänning det ska vara mellan plattorna för att en elektron ska hinna avlänkas 0,5 cm på den tiden.

Dvs du ska avgöra vilken spänning som krävs för att en elektron precis ska svänga in i en av plattorna (situation 3) istället för att passera mellan dem (situation 2).

Jag förstår inte vad det är jag ska göra. Skulle du kunna skriva istället 1.2.3…osv hur jag ska tänka? 

Du behöver förstå vad som händer med en elektron på vägen, vad det är som gör att den avviker från sin bana rakt fram och hur mycket den måste avvika för att inte nå skärmen.

Kan du visa att du gör det genom att rita en skiss och skriva förklaring (inte uträkning)?

Elektron strålen ska nå skärmen , den avlänkas 

Ja, så är det vid en viss spänning.

Och vad händer om du nu ökar spänningen mellan plattorna?

Om jag ökar spänningen ännu mer kommer det att bli som situation 3

Ja, och det är den "gränsspännineng" du ska beräkna, dvs den spänning som gör att situation 2 precus övergår i situation 3.

För att den ska göra det måste elektronen hinna färdas 0,5 cm uppåt på lika lång tid som det tar för den att passera plattorna. Är du med på det?

Varför ska jag beräkna den spänning som gör att situation 2 övergår i situation 3 ? Och vad menar du egentligen med att situation 2 över går till situation 3?

Eftersom det är det de frågar efter. Läs uppgiftens sista mening en gång till.

Jag menar att en elektron slår i plattan allra längst bort istället för att passera plattorna.

Vad menar de med ”utan att ljus fläcken försvinner”?

Om elektronerna passerar plattorna så bildar de en ljusfläck på skärmen (situation 1 och 2).

Om elektronerna inte passerar plattorna så bildas ingen ljusfläck på skärmen (situation 3).

Okej . Jag förstår vad du menar. Men hur ska jag på börja uträkningen?  Vad är det jag ska räkna ut?

Nu har jag räknat ut hur lång tid det tar i x led för elektronstrålen att färdas 5cm dvs 0.05m

Hur vet man att avlänkningen ska vara 0.5cm? Jag måste räkna ut accelerationen. Hur kan jag göra det? Jag tänkte att F=m*a=Q*E men sen får jag två okända variabler både a och E 

Jag beskriver det hela med påhittade värden på  spänningen U. Du får själv beräkna de riktiga värdena.

Vi säger att det tar t sekunder för en elektron att färdas förbi plattorna, dvs 5 cm.

• Om U = 0 V så går elektronstrålen rakt fram. Ingen avlänkning sker. Elektronstrålen når skärmen och en ljusfläck bildas där.
• Om U = 1 kV så kommer det elektriska fältet att accelerera elektronen uppåt så att den på t sekunder har rört sig 0,1 cm uppåt. Elektronstrålen kommer då att passera plattorna och träffar skärmen och genererar där en ljusfläck.
• Om U = 2 kV så kommer det elektriska fältet att accelerera elektronen uppåt så att den på t sekunder har rört sig 0,3 cm uppåt. Elektronstrålen kommer då att passera plattorna och träffar skärmen och genererar där en ljusfläck.
• Om U = x kV så kommer det elektriska fältet att accelerera elektronen uppåt så att den på t sekunder har rört sig 0,5 cm uppåt. Elektronstrålen kommer då att slå i den övre plattan allra längst bort till höger och den kommer inte att träffa skärmen. Ingen ljusfläck bildas.

Du ska bestämma värdet på x 

Katarina149 skrev:

Hur vet man att avlänkningen ska vara 0.5cm? 

Hur kommer det sig att inget ljus kommer ”bildas”

”Elektronstrålen kommer då att slå i den övre plattan allra längst bort till höger och den kommer inte att träffa skärmen. Ingen ljusfläck bildas.” 

Jag förstår situationen som du beskriver men inte varför det ska vara så. Hur ska jag kunna förstå att det är det som efterfrågas i frågan?

Ljusfläcken bildas av att elektroner träffar skärmen.

Om spänningen är tillräckligt liten så passerar elektronerna plattorna och träffar skärmen. Drt bildas då en öjusfläck där 

Om spänningen är tillräckligt hög så kommer den övre plattan att vara ivägen för elektronerna och ingen elektron träffar då skärmen. Det bildas då ingen öjusfläck där.

Ok så långt förstår jag 

Jag måste beräkna accelerationen. Hur kan jag göra det?

Katarina149 skrev:

Ok så långt förstår jag 

Och du ska beräkna vilken den högsta spänningen är som gör att det fortfarande bildas en ljusfläck.

Yngve skrev:

Katarina149 skrev:

Ok så långt förstår jag 

Och du ska beräkna vilken den högsta spänningen är som gör att det fortfarande bildas en ljusfläck.

Vad är det som måste gälla för att den högsta spänningen ska kunna beräknas?

Katarina149 skrev:

Jag måste beräkna accelerationen. Hur kan jag göra det?

Du har säkert löst flera uppgifter tidigare där en laddad partikel accelereras av ett elektriskt fält.

Yngve skrev:

Katarina149 skrev:

Jag måste beräkna accelerationen. Hur kan jag göra det?

Du har säkert löst flera uppgifter tidigare där en laddad partikel accelererar av ett elektriskt fält.

Ja det har jag men vet inte hur jag ska beräkna accelerationen

Katarina149 skrev:

Vad är det som måste gälla för att den högsta spänningen ska kunna beräknas?

Det är precis det jag har försökt förklara:

Om U $\geq$ x V så kommer eelektronernaatt slå i plattorna istället för att nå skärmen.

Om U < x V så kommer elektronerna att passera plattorna och nå skärmen (och där skapa en ljusfläck).

Vad menar du med x V?

Katarina149 skrev:

Ja det har jag men vet inte hur jag ska beräkna accelerationen

Leta efter en formel som beskriver hur en laddad partikel accelereras av ett elektriskt fält,

Katarina149 skrev:

Vad menar du med x V?

Läs svar #25 igen.

Yngve skrev:

Katarina149 skrev:

Ja det har jag men vet inte hur jag ska beräkna accelerationen

Leta efter en formel som beskriver hur en laddad partikel accelereras av ett elektriskt fält,

En formel är E=F/Q

Jag har räknat att det tar t=8.33*10^-9 s för elektronstrålen att färdas 5cm 

Katarina149 skrev:

En formel är E=F/Q

Ja, den borde du kunna använda. Du vet E och Q och kan då beräkna F, som tillsammans med F = m•a ger dig accelerationen a.

Fortsätt att knåpa på denna.

Jag måste sluta för dagen.

Hur vet jag vad E är? Är E= F/Q där F=mg/Q = (9.1*10^-31 * 9.82) /(1.602*10^-19) = 5.57*10^-11 V/m

Förlåt det är ju E (dvs U) du ska bestämma.

Du vet vad a måste vara.

Edit blev nu förvirrad 

Jag vet inte helt ärligt hur jag ska tänka 

Nej, a är inte 9,82. Du blandar ihop det med fritt fall, där det är tyngdkraften som är den accelererande kraften.

Här är det istället det elektriska fältet som utgör den accelererande kraften.

Du vill att accelerationen a ska vara sådan att elektronen hinner röra sig 0,5 cm uppåt på tiden t.

Du kan då använda dig av den välkända s = s₀+v₀t+at²/2, där s₀ = 0, v₀ = 0, du kan beräkna tiden t och där du vill att s = 0,05 m.

Det ger dig ett värde på a som sen gör det möjligt att bestämma kraften F genom F = m•a.

Sedan kan du använda E = F/Q för att bestämma E.

Detta är alltså väldigt likt din andra uppgift om avlänkning i elektriska fält.

Kommer du vidare då?

Men spänning betecknas med U inte E. De frågar efter ”hur stor spänning kan högst läggas”…  Varför ska jag räkna ut E och inte U

Så här tänkte jag. 

Det ser lite liten ut men det kan nog stämma. Elektronens energi är bara 100 eV.

Vart är felet i uträkningen?

Man kan härleda att $y = \frac{V_p}{V_a} \frac{\ell^2}{4d}$ där $\ell$ är plattornas längd och $d$ är avståndet mellan dem. Här var acceleratorspänningen inte explicit given men hastigheten motsvarar en kinetisk energi på 100 eV. 


Det skulle då här ge en spänning på plattorna $V_p =  \frac{2d^2}{\ell^2} V_a = 2 (\frac{1}{5})^2 \times 100 = 8\ {\rm V}$.

Jag ska kolla.

Okej men jag fick svaret 4V.. Hur skulle istället ha behövt räkna för att få svaret 8V?

Det är också möjligt att jag har en faktor 2 fel någonstans. Men du svarar igen reflexmässigt, du har säkert inte kollat länken, du kan inte ens ha hunnit läsa vad jag skrivit.

Pieter Kuiper skrev:

Man kan härleda att $y = \frac{V_p}{V_a} \frac{\ell^2}{4d}$ där $\ell$ är plattornas längd och $d$ är avståndet mellan dem. Här var acceleratorspänningen inte explicit given men hastigheten motsvarar en kinetisk energi på 100 eV. 


Det skulle då här ge en spänning på plattorna $V_p =  \frac{2d^2}{\ell^2} V_a = 2 (\frac{1}{5})^2 \times 100 = 8\ {\rm V}$.

Jag ska kolla.

Den här formeln har vi inte jobbat med så jag känner inte igen den. Jag vet inte heller hur man ska härleda då det här är lite överkurs 

Katarina149 skrev:

Pieter Kuiper skrev:

Man kan härleda att $y = \frac{V_p}{V_a} \frac{\ell^2}{4d}$ där $\ell$ är plattornas längd och $d$ är avståndet mellan dem. Här var acceleratorspänningen inte explicit given men hastigheten motsvarar en kinetisk energi på 100 eV. 


Det skulle då här ge en spänning på plattorna $V_p =  \frac{2d^2}{\ell^2} V_a = 2 (\frac{1}{5})^2 \times 100 = 8\ {\rm V}$.

Jag ska kolla.

Den här formeln har vi inte jobbat med så jag känner inte igen den. Jag vet inte heller hur man ska härleda då det här är lite överkurs 

Pieter skriver ju att det finns en härledning i hans länk. Du behöver inte härleda den själv.

I första steget av min uträkning räknade jag ut tiden med hjälp av svt formeln. Därefter satte jag in tiden t i formel (1) och jag satte även in avlänkningen i y led som skulle vara 0.5cm=0.5/100 m för att kunna räkna ut accelerationen . När jag sedan räknade ut accelerationen tänkte jag att F=m*a=E*Q där m=9.109*10^-31 , Q=1.602*10^-19 , a= 1.44*10¹⁴ m/s² det enda som kvarstod var att lösa ut E utifrån ekvationen m*a=E*Q 

Katarina149 skrev:

I första steget av min uträkning räknade jag ut tiden med hjälp av svt formeln. Därefter satte jag in tiden t i formel (1) och jag satte även in avlänkningen i y led som skulle vara 0.5cm=0.5/100 m för att kunna räkna ut accelerationen . När jag sedan räknade ut accelerationen tänkte jag att F=m*a=E*Q där m=9.109*10^-31 , Q=1.602*10^-19 , a= 1.44*10¹⁴ m/s² det enda som kvarstod var att lösa ut E utifrån ekvationen m*a=E*Q 

Om man räknar med symboler inser man att avlänkningen inte beror på elektronens massa. 
Med en härledning (som inte alls är överkurs!) kan man slippa massor med räknande.

Pieter Kuiper skrev:

Katarina149 skrev:

I första steget av min uträkning räknade jag ut tiden med hjälp av svt formeln. Därefter satte jag in tiden t i formel (1) och jag satte även in avlänkningen i y led som skulle vara 0.5cm=0.5/100 m för att kunna räkna ut accelerationen . När jag sedan räknade ut accelerationen tänkte jag att F=m*a=E*Q där m=9.109*10^-31 , Q=1.602*10^-19 , a= 1.44*10¹⁴ m/s² det enda som kvarstod var att lösa ut E utifrån ekvationen m*a=E*Q 

Om man räknar med symboler inser man att avlänkningen inte beror på elektronens massa. 
Med en härledning (som inte alls är överkurs!) kan man slippa massor med räknande.

Menar du alltså att min uträkning är fel?