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Forum: Offtopic Teilchenbeschleuniger, braunsche Röhre


Autor: H. S. (1ohm)
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Bei einer braunschen Röhre werden Elektronen zu einer positiven Platte 
hin beschleunigt und gehen dort durch ein Loch durch.
Beim Austreten aus dem Loch werden die Elektronen wieder abgebremst aber 
nicht so stark, da das Feld jetzt nicht mehr homogen sonder radial ist. 
(Kraft im homogenen Feld konstant, im radial nimmt sie im Quadrat ab)
So hat’s mir der Physiklehrer erklärt und jetzt kommt meine eigentliche 
Frage:
Lenkt man die Elektronen mit einem Magneten so ab, dass sie wieder bei 
der negativen Glühwendel/Platte auftreffen und dort auch durch ein Loch 
fliegen, befinden sie sich wieder im homogenen Feld und werden wider zur 
positiven Platte beschleunigt. So könnte man die Elektronen bis hin zur 
Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.
(ich weiß dass sich die Lorenzkraft bei steigender Geschwindigkeit 
ändert, sodass sich also auch die Flussdichte des Magneten ändern muss)
Wenn die Platten die die Felder erzeugen einmal aufgeladen sind, bleibt 
die Feldstärke lange fast unverändert (die Platten entladen sich nicht)
woher kommt also die Energie, die das Elektron aufnimmt?

Danke für eure Hilfe

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  H. S. (1ohm)

>woher kommt also die Energie, die das Elektron aufnimmt?

Aus dem elektrischen Feld, dort fliesst nämlich ein Strom. Was du 
beschreibst ist schon lange im Einsatz und nennt sich Synchrotron.

http://de.wikipedia.org/wiki/Synchrotron

MFG
Falk

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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und hier noch eienes in Berlin

http://de.wikipedia.org/wiki/BESSY

Autor: D. K. (wizz)
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Oder in HH:

http://www.desy.de/

Grüße,

  Wizz

Autor: H. S. (1ohm)
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Falk Brunner schrieb:
> Aus dem elektrischen Feld, dort fliesst nämlich ein Strom

Wie fließt da ein Strom?
Wenn die Platten, die die Felder erzeugen vollständig isoliert sind, 
fließt kein Strom, die Felder bleiben aber erhalten.
Die freien Elektronen müssen dann halt nicht von der negativen Platte 
sondern von irgendwas anderem erzeugt werden.

Es geht bei meiner Frage nicht darum wie beschleunigt man Teilchen auf 
Lichtgeschwindigkeit, sondern es geht darum, warum bei der braunschen 
Röhre die Elektronen durch die positive Platte beschleunigt werden, aber 
beim Austreten nicht mehr so stark abgebremst werden. (und das ohne 
elektrisches Wechselfeld)
Meine Schlussfolgerung: wiederholt man den Vorgang werden die Teilchen 
immer schneller, und das OHNE Wechselfeld, wie beim Zyklotron oder 
Synchotron.

Gruß,

1Ohm

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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H. S. schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>> Aus dem elektrischen Feld, dort fliesst nämlich ein Strom
>
> Wie fließt da ein Strom?
> Wenn die Platten, die die Felder erzeugen vollständig isoliert sind,
> fließt kein Strom, die Felder bleiben aber erhalten.

Ich denke das stimmt nicht.
Wenn die Elektronen beschleunigt werden, muss die Energie dafür irgendwo 
herkommen. Zb aus dem elektrischen Feld, dass dann immer schwächer wird.

Autor: H. S. (1ohm)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> Ich denke das stimmt nicht.
>
> Wenn die Elektronen beschleunigt werden, muss die Energie dafür irgendwo
>
> herkommen. Zb aus dem elektrischen Feld, dass dann immer schwächer wird.

Wie kann den ein Feld schwächer werden, ohne Ladung abzugeben?

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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H. S. schrieb:
> Karl heinz Buchegger schrieb:
>> Ich denke das stimmt nicht.
>>
>> Wenn die Elektronen beschleunigt werden, muss die Energie dafür irgendwo
>>
>> herkommen. Zb aus dem elektrischen Feld, dass dann immer schwächer wird.
>
> Wie kann den ein Feld schwächer werden, ohne Ladung abzugeben?

Keine Ahnung.
Aber im Zweifel halte ich mich an die Energieerhaltung.
Wenn das Elektron Energie gewinnt, muss diese Energie irgendwo 
herkommen. Und ich sehe da eigentlich nur das Feld als Energielieferant.

Autor: Da Dieter (dieter)
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Das liegt daran, dass die beschleunigten Ladungsträger selber vorher ein 
Teil des Feldes erzeugt haben. Diese Ladungsträger fliegen nun weg. 
Dadurch werden sie schneller und das Feld schwächer.

Autor: Gerry E. (micky01)
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Den Elektronen soll es der Sage nach ja piepegal sein, in welchem Medium 
sie sich warum fortbewegen. Wenn sich Ladungsträger durch eine Fläche 
bewegen, so nennt sich das Strom. So habe ich das jedenfalls in 
Erinnerung...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Es gab auch solche Ringbeschleuniger in kleinerer Ausführung für den 
Hausgebrauch:
http://de.wikipedia.org/wiki/Betatron

Autor: H. S. (1ohm)
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Irgendwie kommen wir hier nicht weiter, deshalb hab ich jetzt eine 
Skizze meines "Teilchenbeschleunigers" hochgeladen.
Nochmals alles von vorn:
Es gibt 2 Kondensatorplatten (100% isoliert) mit einer Ladung. (im Scan 
-1C und +1C)
nimmt man jetzt ein Proton (Abkürzung: p+) und "legt" es zwischen die 
Kondensatorplatte wirkt auf das p+ die Kraft F1=E*e (siehe auch unter 
der Skizze Diagramm).
Beim Verlassen des homogenen Felds wirkt auf p+ die Kraft F2=k*(Q/r^2)*e
(F ist bei Abstand gegen 0 unendlich groß, aber F2 kann doch nie größer 
sein als F1, oder?)
Führt man jetzt das p+ zurück zur positiven Platte, so wird das p+ von 
F3 abgebremst (F3=F2).
Abschließend kann man sagen, lässt man das p+ immer im Kreis fliegen, 
wird es im homogenen Feld beschleunigt, und von 2 radialen Felder 
abgebremst.
Ich glaub jetzt müsste man den Integral des Graf Gf (siehe Scan) 
berechnen und das über der x-Achse minus das unter der y-Achse nehmen.
Das hab ich nicht gemacht aber man sieht’s ja, dass das unter der 
x-Achse weniger ist als das über ihr.
Und jetzt nochmals die Frage die schon im ersten Eintrag steht:
WOHER KOMMT DIE ENERGIE?
Es wirkt eine Kraft auf das p+ => Beschleunigung
Und es fließt kein Strom in/aus den Feldern, da sie vollständig isoliert 
sind und die Influenz durch das Feld des freien p+ vernachlässigbar ist
wo liegt also mein Fehler?

Und jetzt bitte keine Links mehr zu irgendwelchen Synchrotrons, 
Zyklotrons, Betatrons, XFELs, LHCs oder sonstigen 
Teilchenbeschleunigern.

Autor: Andreas N. (maikohar)
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Das Integral wird aber null ergeben. Weil der Graph im Bild die 
Polstellen ohne Grund limitiert. Da energie F*s ist, kann die Kraft bei 
beliebig kleinen Entfernungen beliebig groß werden, bei konstanter 
Energie.

Was Falk Brunner vermutlich mit Strom meinte ist Dein bewegtes Proton. 
Es kümmert den Kondensator nicht, ob er isoliert ist oder nicht. Eine 
Ladung die sich von einer Platte zur anderen bewegt (egal in welche 
Richtung oder welchen Weg) ist Strom. Durch die Bewegung von einem 
Proton wird eine Arbeit durch das Feld verrichtet.

Das ganze wird nicht gehen. Selbst bei absolut idealen Zuständen wird 
das Proton unmittelbar vor der positiven Platte stehen bleiben falls es 
in einem beliebigen Punkt zwischen den Platten platziert wurde. (bei 
nicht isolierten Platten)

Ich bin mir grad nicht sicher, aber bei 100% isolierten Platten, dürfte 
das p+ den Kondensator gar nicht verlassen können, weil keine 
Ausgleichsströme zwischen den Platten fließen würden. (ohne Magnetfeld 
und Kreisbahn würden da sofort einige Naturgesetze verletzt, und 
Kreisbahn ist sowieso eine Energieverschwendung aufgrund der Strahlung 
der beschleunigten Ladungen)

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