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Herleitung der Messformel für die spezifische Ladung des Elektrons

Im Fadenstrahlrohr bewegen sich die Elektronen auf einer Kreisbahn. Auf dieser Bahn ist die Radialkraft die Lorentzkraft:

F R = F L


Für die Lorentzkraft gilt:

F L = e ⋅ v ⋅ B


Für die Radialkraft gilt:

F R = m ⋅ v 2 r


Durch Gleichsetzen erhält man:

m ⋅ v 2 r = e ⋅ v ⋅ B


Auflösen nach e/m ergibt:

e m = v B ⋅ r


Die Geschwindigkeit v kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

v = 2 ⋅ e ⋅ U B m


Hinweis: Diese Formel hatten wir für die Geschwindigkeit der Elektronen eines Elektronenstrahls hergeleitet.

Einsetzen in die Gleichung für e/m ergibt:

e m = 2 ⋅ e ⋅ U B m B ⋅ r


Quadriert man die Gleichung erhält man:

e 2 m 2 = 2 ⋅ e ⋅ U B m ⋅ B 2 ⋅ r 2


Auflösen nach e/m liefert dann die Messformel:

e m = 2 ⋅ U B B 2 ⋅ r 2


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