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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.

Klicke links einen Begriff an und dann rechts den Partner — es entsteht eine Verbindungslinie.
Die Reihenfolge der fünf Bauteile ist zugleich die Reihenfolge der Physik: erzeugen (glühelektrischer Effekt), bündeln, beschleunigen (Energiebilanz), ablenken (Bewegung im Querfeld), anzeigen. Jede Baugruppe entspricht genau einem Unterkapitel dieses Kapitels.
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.