Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

60 Elektromagnetische Felder und Kräfte 15 A1 Rechne nach! Bemerkung: Die Stromzuführung an die rotierende Spule erfolgt über einen Kontaktring und Schleifkontakte (Bürs- ten). Durch die Teilung des Kontaktringes erreicht man, dass der Strom nach jeder halben Umdrehung umgepolt wird. Erst durch diesen Trick wird eine dauernde Rotation der Spule ermöglicht. A2 Gib an, bei welchen Stellungen der Leiterschleifen das größte Drehmoment herrscht! Bei welchen Win- keln ist das Drehmoment am kleinsten? Bei technischen Ausführungen des Gleichstrommotors werden mehrere „gekreuzte“ Spulen verwendet. Da­ durch erreicht man ein gleichmäßigeres Drehmoment und damit einen ruhigeren Lauf des Elektromotors. Kathodenstrahlröhre (cathode-ray-tube) Liegt zwischen zwei Elektroden eine hohe Spannung, dann können innerhalb von Glaskolben, die nur sehr wenig Gas enthalten (sehr geringer Luftdruck, stark luftverdünnt, p ≈ 10 –1  Pa) Elektronen aus der nega- tiven Elektrode (Kathode) austreten. Durch Zusam- menstöße mit den Atomen des Restgases können im Kolben Leuchterscheinungen auftreten. Treffen die Elektronen auf Materie, kann es je nach Material zu bestimmten Leuchteffekten kommen. Man nennt die von den Kathoden ausgehenden Elektronenstrahlen Kathodenstrahlen (cathode-rays) . Diese Kathodenstrahlen (= bewegte Elektronen) wer­ den zum Betrieb von Bildschirmen verwendet. Dabei treten die Elektronen aus einer geheizten Kathode aus und werden durch eine Hochspannung (104 V) zur Anode hin beschleunigt. Die Anode ist als Loch- blende ausgeführt, sodass viele Elektronen als Elek- tronenstrahl durch das Loch der Anode treten. Die Elektronen erzeugen auf einer Glasfläche, die mit ei- ner Leuchtstoffschichte überzogen ist, einen Leucht­ fleck (Fluoreszenz). Dabei ist dessen Helligkeit von der Zahl und der kinetischen Energie entsprechend der Beschleunigungsspannung der auftreffenden Elektronen abhängig. Zwei Effekte lassen Elektronen- strahlen zum Betrieb eines Bildschirmes geeignet erscheinen: 1. Die Richtung des Elektronenstrahles kann durch magnetische (oder elektrische) Felder verändert werden. 2. Der Elektronenstrahl ist praktisch trägheitsfrei. 15.7 Abb. 60.1 Durch die Teilung des Kontaktringes wird der Strom durch die Leiterschleifen nach jeder halben Umdrehung umgepolt. _ + S B I I  Abb. 60.2 Das Drehmoment eines einfachen Elektromotors ändert sich periodisch mit dem (Kosinus vom) Drehwinkel. Drehmoment M Drehwinkel in ° 0 0 360 90 180 270 Hinweis: Das an der Spule wirkende Dreh- moment ist eine Funk- tion des Winkels zwi- schen der Spule und dem Magnetfeld: Abb. 60.3 Prinzip der Elektronenstrahlablenkung in einer Bildschirmröhre. Das Magnetfeld wird durch stromdurchflossene Spulen erzeugt, sodass durch Änderung des Stromflusses in den Spulen die Richtungsänderung des Elektronenstrahles bestimmt werden kann. (Die Form der Spulen ist tatsächlich wesentlich komplizierter.) Hinweis: MagnetfelderkönnensichstörendaufdenBetrieb von Bildschirmen auswirken. Vermeide daher starke Mag- netfelder in der Nähe von Bildröhren (Lautsprecherboxen, Netzgeräte, ...), sie führen zu Farbverfälschungen und Bild- verzerrungen. B Kathode Anode Jede Änderung des Magnetfeldes durch den Strom uss … … bewirkt eine Richtungsänderung des Elektronen- strahls. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv