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Interaktive Übung: Braunsche Röhre

Die Bauteile der Röhre ihrer Aufgabe zuordnen — und ein Schirmbild des Oszilloskops in Periodendauer, Frequenz und Scheitelwert übersetzen.

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Übungsaufgaben

Zehn Aufgaben von AFB I bis III: Aufbau und Plattenpaare, Schirmbilder auswerten, die Ablenkung durchrechnen und das Oszilloskop sinnvoll einstellen.

1Bauteil und AufgabeAFB I

Verbinden Sie jedes Bauteil der Braunschen Röhre mit seiner Aufgabe.

2Schirmbild auswertenAFB II

Auf dem Schirm eines Oszilloskops ist eine sinusförmige Wechselspannung zu sehen. Eingestellt sind waagerecht \(0{,}2\,\mathrm{ms}\) je Kästchen und senkrecht \(1\,\mathrm V\) je Kästchen. Eine volle Schwingung ist 5 Kästchen breit, die Kurve reicht 2,5 Kästchen über die Mittellinie hinaus.

Bestimmen Sie Periodendauer, Frequenz und Scheitelwert.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie groß ist die Periodendauer T? (Kästchen × Zeit je Kästchen)ms
  2. Wie groß ist die Frequenz f? (f = 1 ÷ T)Hz
  3. Wie groß ist der Scheitelwert û? (Kästchen × Spannung je Kästchen)V
Die beiden Einstellungen des Oszilloskops sind nichts anderes als die Maßstäbe der beiden Achsen: waagerecht die Zeit, senkrecht die Spannung. Ein häufiger Fehler ist es, die Breite einer halben Schwingung als T abzulesen — dann kommt die doppelte Frequenz heraus. Und û ist der Wert vom Nulldurchgang bis zum Maximum, nicht die gesamte Höhe der Kurve.
3Aussagen zur Braunschen RöhreAFB I

Wählen Sie alle zutreffenden Aussagen aus.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Zwischen den Platten: Parabel wie beim waagerechten Wurf. Die Messspannung liegt an den y-Platten, die x-Platten bekommen den Sägezahn. Das Bild steht nur, weil jeder Durchlauf dieselbe Kurve zeichnet.
4x-Platten oder y-Platten?AFB I

Ordnen Sie jede Beschreibung dem Plattenpaar eines Oszilloskops zu.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1x-Platten
2y-Platten
Waagerecht: Zeit (Sägezahn). Senkrecht: Messgröße. So entsteht ein Spannungs-Zeit-Diagramm.
5Frequenz ablesenAFB I

Die Zeitablenkung steht auf 2 ms je Kästchen. Eine volle Schwingung ist 4 Kästchen breit. Berechnen Sie die Frequenz.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Brüche wie 3/8 sind erlaubt.
Hz
T = 4 · 2 ms = 8 ms, f = 1 : 0,008 s = 125 Hz. Typischer Fehler: 1 : 8 = 0,125 — dabei wurden Millisekunden nicht in Sekunden umgerechnet.
6Stimmt's? — Was die Auslenkung bestimmtAFB II

Bei UA = 40 V wandert der Leuchtfleck 2 cm nach oben. Entscheiden Sie bei jeder Aussage, ob sie stimmt.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Die Röhre ist ein Spannungsmesser, weil Y ∝ U_A gilt. Die Beschleunigungsspannung legt dabei die Empfindlichkeit fest.
7Vom Strahl zum LeuchtfleckAFB II

Elektronen werden mit UB = 1,0 kV beschleunigt. Die Ablenkplatten sind l = 4,0 cm lang und d = 2,0 cm voneinander entfernt, es liegt UA = 100 V an. Der Schirm ist L = 18 cm vom Plattenende entfernt. Rechnen Sie Schritt für Schritt.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Brüche wie 3/8 sind erlaubt.
  1. Eintrittsgeschwindigkeit v0 · 107 m/s
  2. Ablenkung am Plattenende y = UA l² : (4 d UB) mm
  3. tan α = 2y : l
  4. Auslenkung auf dem Schirm Y = (l/2 + L) · tan α cm
Die Masse kürzt sich heraus: y = U_A l² : (4 d U_B). Deshalb würden Protonen bei gleichen Spannungen genauso abgelenkt — nur langsamer ankommen.
8Schirmbild falsch ausgewertetAFB II

Einstellung: 0,5 ms je Kästchen waagerecht, 5 V je Kästchen senkrecht. Eine Schwingung ist 8 Kästchen breit, die Kurve reicht 2 Kästchen über die Mittellinie. Finden Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die Einheit ms ist die häufigste Fehlerquelle beim Oszilloskop: erst in Sekunden umrechnen, dann den Kehrwert bilden.
9Das Oszilloskop einstellenAFB III

Eine Wechselspannung mit f = 50 Hz und û = 12 V soll so dargestellt werden, dass genau zwei Schwingungen auf die 10 Kästchen breite Anzeige passen. Nach oben stehen 4 Kästchen zur Verfügung.

Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
    Beim Einstellen immer rückwärts denken: gewünschtes Bild → nötige Zeit bzw. Spannung je Kästchen.
    10Was macht die Auslenkung?AFB III

    Ausgangslage: Der Leuchtfleck wird um Y ausgelenkt. Schätzen Sie für jede Änderung, auf welches Vielfache sich Y ändert.

    Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = ein Viertel, 2 = die Hälfte, 3 = gleich, 4 = doppelt, 5 = vierfach. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
    1 = ein Viertel5 = vierfach
    UA verdoppelt
    UB verdoppelt
    UB vervierfacht
    UA und UB verdoppelt
    Plattenabstand d halbiert und UA verdoppelt
    Y ∝ U_A : (d · U_B). Jede Änderung wirkt als Faktor — gleichzeitige Änderungen werden multipliziert.
    Für FortgeschritteneZu den AbituraufgabenFünf Aufgaben im Stil der Abiturprüfung mit Erwartungshorizont.