Vortragsnotizen — Die Braunsche Röhre

Philo & Alex Scholz · Physik Grundkurs 11 · ein Block pro Folie

Philo Folien mit Herleitung / Verständnis Alex Einführung, Geschichte, Anwendungen

Philo: 5, 7, 8, 9, 10, 12, 14 Alex: 1, 2, 3, 4, 6, 11, 13 (7 / 7 — Philos Folien dauern länger, dadurch zeitlich ausgeglichen)

1Start / TitelAlex

2Wozu braucht man das?Alex

Elektronen sind unsichtbar & winzig — die Röhre macht ihre Bewegung sichtbar (leuchtender Punkt).
Beispiele: Oszilloskop (Labor), alter Röhrenfernseher/Monitor, Radar.
Frage ins Publikum: „Wer kennt noch dicke Röhrenfernseher?“
Pointe: vereint fast unser ganzes Halbjahr — E-Feld, Kondensator, Lorentzkraft.

3Weg zur ErfindungAlex

Erst ein Rätsel: „Kathodenstrahlen“ in Gasröhren (Plücker, Hittorf, Crookes) — niemand wusste, was sie sind.
1897 doppelt: Thomson weist das Elektron nach; Braun baut die erste ablenkbare Röhre mit Leuchtschirm.
Zenneck (~1899) ergänzt die Zeitablenkung → Oszilloskop als Messgerät.
1909 Nobelpreis (mit Marconi, für drahtlose Telegrafie — nicht direkt für die Röhre).
Überleitung: „Schauen wir uns den Aufbau an.“

4Gliederung — der Weg eines ElektronsAlex

5Aufbau — Schritt für Schritt (3D)Philo

Modell baut sich pro → um ein Bauteil auf. Zu jedem Teil 1–2 Sätze (Text steht in der Karte).
Reihenfolge: Heizung → Kathode → Wehnelt → A₁ → A₂ → Y-Platten → X-Platten → Glas/Sockel → Leuchtschirm.
Erwähnen: selbst in Onshape konstruiert & 3D-gedruckt — Drucke herumzeigen.
Wichtig: alles im Vakuum, sonst stoßen Elektronen mit Luftmolekülen zusammen.
R = zurücksetzen · Ziehen = drehen.

6Schritt 1: Erzeugen (glühelektrischer Effekt)Alex

Kathode wird geheizt → Elektronen treten aus (Bild: Dampf von kochendem Wasser).
Wehnelt-Zylinder = Helligkeitsregler (regelt, wie viele Elektronen durchkommen).
Ohne Heizung keine freien Elektronen — Basis für alles Weitere.

7Schritt 2: BeschleunigenPhilo

Anode positiv → E-Feld zieht die Elektronen, sie werden schneller.
Herleitung (Energieerhaltung): e·U_B = ½·m·v² → v = √(2·e·U_B / m).
Greifbar machen: U_B einige 1000 V → v ≈ 10⁷ m/s (mehrere % der Lichtgeschwindigkeit).
Formel steht in der Formelsammlung — ich erkläre das Warum (Arbeit wird Bewegungsenergie).

8Schritt 3a: Elektrische AblenkungPhilo

Plattenkondensator: E = U_d/d, Kraft F = e·E → Parabelbahn (wie waagerechter Wurf), danach geradlinig.
Ergebnis: Y = U_d·l·(L + l/2) / (2·d·U_B).
Clou: e und m kürzen sich heraus → Ablenkung hängt nur von Spannungen & Geometrie ab.
Merken: Y ∝ U_d (Signal) und Y ∝ 1/U_B.

9Schritt 3b: Magnetische AblenkungPhilo

Spulen statt Platten: F_L = e·v·B, steht immer senkrecht zur Bewegung → Kreisbahn.
Radius: r = m·v / (e·B).
Unterschied: hängt von e/m ab (anders als elektrisch!) — genutzt im Fadenstrahlrohr zur e/m-Bestimmung.
Drei-Finger-Regel zeigen; Ladung negativ → Richtung umdrehen.

10Vergleich elektrisch ↔ magnetischPhilo

Tabelle durchgehen: Ursache, Bahnform (Parabel vs. Kreis), Abhängigkeit von e/m (nein / ja), Anwendung.
Begründung: Oszilloskop = elektrisch (schnell, präzise); Fernseher = magnetisch (große Ablenkwinkel).
Verständnis-Kernfolie — wenn das sitzt, ist der Kern begriffen. Hier ruhig kurz Luft holen.

11Schritt 4: LeuchtschirmAlex

Schirm innen mit Leuchtstoff → Elektron trifft auf → leuchtet kurz (Fluoreszenz) = heller Punkt.
Ort = Stärke der Ablenkung; Helligkeit = Wehnelt.
Schneller Punkt → das Auge sieht eine durchgehende Linie/ein Bild (Trägheit des Auges).

12Anwendung: OszilloskopPhilo

Zwei Plattenpaare: X = Sägezahn (Zeitachse, läuft gleichmäßig von links), Y = Messsignal.
Zusammen zeichnet der Punkt den Spannungsverlauf als Kurve (z. B. Sinus).
Sägezahn: schnell hoch, blitzartig zurück → „neue Zeile“ von links.

13Anwendung: RöhrenfernseherAlex

Spulen lenken den Strahl magnetisch zeilenweise übers Bild, ~25–30 Bilder/s.
Wehnelt regelt die Helligkeit jedes Punkts; Farbe = 3 Strahlen + Lochmaske.
Heute LCD/OLED — aber das Prinzip war jahrzehntelang Grundlage aller Bildschirme.

14ZusammenfassungPhilo

Vier Schritte in je einem Satz: Erzeugen, Beschleunigen, Ablenken (elektr./magn.), Sichtbar machen.
Ein Gerät = fast das ganze Halbjahr: E-Feld, Kondensator, Lorentzkraft.
Auf Fragen vorbereitet sein: Warum Vakuum? Warum negativ → Lorentz-Richtung umdrehen? Warum so lang?
Alex übernimmt den Abschluss: Dank & „Habt ihr Fragen?“