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a510c27c · Roger Wolf · ebd31dc7 · a510c27c · a510c27c · a510c27c
Commit a510c27c authored 1 year ago by Roger Wolf
--- a/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/Spezifische_Ladung_des_Elektrons.ipynb
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+    "**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-2.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-2.md).**\n",
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 # Fakultät für Physik

 ## Physikalisches Praktikum P1 für Studierende der Physik

 Versuch P1-71, 72, 73 (Stand: Dezember 2022)

 [Raum F1-14](http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~simonis/praktikum/layoutobjekte/Lageplan_P1.png)

 # Spezifische Ladung des Elektrons

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 Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________

 \begin{equation*}
 \begin{split}
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 &\\
 \end{split}
 \end{equation*}

 Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________

 \begin{equation*}
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 &\\
 &\\
 &\\
 \end{split}
 \end{equation*}

 Gruppennummer: _____

 \begin{equation*}
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 &\\
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 Betreuer: __________________

 \begin{equation*}
 \begin{split}
 &\\
 &\\
 &\\
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 \end{equation*}

 Versuch durchgeführt am: __________________

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 ---

 **Beanstandungen:**

 \begin{equation*}
 \begin{split}
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
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 &\\
 &\\
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 %\text{\vspace{10cm}}
 \end{equation*}

 <br>
 Testiert am: __________________ Testat: __________________

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 # Durchführung

 ## Aufgabe 1: Fadenstrahlrohr

-**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-1.md](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Lading_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md).**
+**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-1.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md).**

 ### Aufgabe 1.1: Magnetfeld im Fadenstrahlrohr

 * Schätzen Sie das Magnetfeld $B$, entlang der Mittelebene zwischen $H_{1}$ und $H_{2}$ im Inneren der Spulen, mit Hilfe einer baugleichen, weiteren Helmholtzspule $H_{3}$, einer, an verschiedenen Stellen mit Bohrungen versehenen, Holzplatte $M$, und einer [Hall-Sonde](https://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Effekt) ab. Dabei bezeichnet $r$ im Folgenden den Abstand von der Symmetrieachse des Spulenpaares.
 * Kalibrieren Sie die Hall-Sonde mit Hilfe einer weiteren, langen Spule, deren Magnetfeld Sie über das [Ampèresche Gesetz](https://de.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8resches_Gesetz#Magnetfeld_der_Spule) bestimmen können.
 * Diskutieren Sie die Homogenität von $B(r)$ für die vorliegende Spulenanordnung.
 * Vergleichen Sie Ihre Messung für $r=0$ mit Ihrer Erwartung.

 ---

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 **Lösung:**

 *Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*

 ---

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 ### Aufgabe 1.2: Elektronenkreisbahn

 Bestimmen Sie den Durchmesser $d$ der Elektronenbahn im Fadenstrahlrohr in zwei Messreihen:

 * Als als Funktion der Anodenspannung $U$ (z.B. mit sechs Messpunkten  $100$; $125$; $\ldots 250\,\mathrm{V}$) für zwei Spulenströme (z.B. $1\,\mathrm{A}$ und $2\,\mathrm{A}$).
 * Als Funktion des Spulenstroms $I$ (z.B. mit zehn Messpunkten $1,0$; $1,2$; $\ldots 2,0\,\mathrm{A}$) für zwei Anodenspannungen (z.B. $125\,\mathrm{V}$ und $250\,\mathrm{V}$).

 ---

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 **Lösung:**

 *Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*

 ---

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 ## Aufgabe 2: Methode von Busch

-**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-2.md](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Lading_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-2.md).**
+**Hinweise zu allen hier durchzuführenden Messungen finden Sie in der Datei [Hinweise-Aufgabe-2.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-2.md).**

 ### Aufgabe 2.1: Vorbereitung der Messung

 Machen Sie sich mit der Methode zur Bestimmung der von $e/m_{e}$ nach der Methode von Busch vertraut. Verändern Sie hierzu bei vorgegebener Beschleunigungsspannung $U_{z}$ den Spulenstrom, und erklären Sie Ihre Beobachtungen mit eigenen Worten.

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 **Lösung:**

 *Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*

 ---

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 ### Aufgabe 2.2: Bestimmung von $e/m_{\mathrm{e}}$

 Messen Sie für Beschleunigungsspannungen von $U = 200\,\ldots 700\,\mathrm{V}$ (in Schritten von $50\,\mathrm{V}$) den nötigen Spulenstrom $I$, um auf dem Schirm einen Signalpunkt zu erzeugen. Gehen Sie dabei, für jeden Messpunkt so, wie in Aufgabe 2.1 vor. Tragen Sie $U$ geeignet über $I^{2}$ auf und ermitteln Sie daraus $e/m_{\mathrm{e}}$.

 ---

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 **Lösung:**

 *Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*

 ---

--- a/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1-a.md
+++ b/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1-a.md
@@ -14,10 +14,10 @@ Das Magnetfeld $\vec{B}$ des Fadenstrahlrohrs wird durch zwei im Plexiglaskasten
 - In den Bohrungen von $M$ können Sie die [Hall-Sonde](https://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Effekt) befestigen. Messen Sie $U_{\mathrm{H}}$ an den vorgesehenen Stellen für die Spulenströme $1,0\hspace{0.05cm}\mathrm{A}$, $1,5\hspace{0.05cm}\mathrm{A}$ und $2,0\hspace{0.05cm}\mathrm{A}$. Nutzen Sie hierzu alle zu Verfügung stehenden Bohrungen.
 - Der angezeigte Wert von $U_{\mathrm{H}}$ hängt von der Temperatur der Hall-Sonde ab. Achten Sie daher während des Betriebs darauf, dass die Sonde nicht allzu starken Temperaturänderungen ausgesetzt ist. Lassen Sie die Sonde z.B. nicht allzu lange eingeschaltet.

-Kalibrieren Sie anschließend die Hall-Sonde mit Hilfe von Gleichung (**(4)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)). Gehen Sie dabei wie folgt vor: 
+Kalibrieren Sie anschließend die Hall-Sonde mit Hilfe von Gleichung (**(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)). Gehen Sie dabei wie folgt vor: 

 - Messen Sie etwa **10 Wertepaare** aus $U_{\mathrm{H}}$ und dem Strom $I$ durch die lange Spule, die Ihnen zur Kalibration der Hall-Sonde zur Verfügung steht.  
- Aus der Stromstärke $I$ können Sie mit Hilfe von Gleichung (**(4)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) $B$ berechnen. Bestimmen Sie aus den aufgezeichneten Datenpunkten eine Eichgerade $B(U_{\mathrm{H}})$. 
+- Aus der Stromstärke $I$ können Sie mit Hilfe von Gleichung (**(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) $B$ berechnen. Bestimmen Sie aus den aufgezeichneten Datenpunkten eine Eichgerade $B(U_{\mathrm{H}})$. 
 - Mit Hilfe dieser Eichgeraden können Sie die in Aufgabe 1.1 bestimmten Werte von $U_{\mathrm{H}}$ in magnetische Feldstärken $B(U_{\mathrm{H}})$ übersetzen. 

 Die Kalibration erfolgt **nach der eigentlichen Ausmessung** des Magnetfeldes mit der Hall-Sonde, damit Sie wissen, welcher Wertebereich von $U_{\mathrm{H}}$ für die Kalibration von Relevanz ist.  

--- a/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-2-a.md
+++ b/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-2-a.md
@@ -5,7 +5,7 @@

 ### Berechnung von $e/m_{e}$

-Beim hier verwendeten Aufbau sind die Voraussetzungen für eine als *lang* angenommene Spule aus Gleichung (**(4)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) nicht mehr erfüllt. Gleichung (**(4)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) muss daher auf folgende Weise modifiziert werden:
+Beim hier verwendeten Aufbau sind die Voraussetzungen für eine als *lang* angenommene Spule aus Gleichung (**(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) nicht mehr erfüllt. Gleichung (**(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) muss daher auf folgende Weise modifiziert werden:
 $$
 \begin{equation}
 B(a, I, \ell)=B_{0}
@@ -15,7 +15,7 @@ B(a, I, \ell)=B_{0}
 \right)\right). 
 \end{equation}
 $$
-Dabei ist $a$ der Abstand von $B$ vom Spulenanfang im Eintrittspunkt $E$ auf der $z$-Achse, $\ell$ die Länge und $R$ der mittlere Radius der Spule; $B_{0}$ ist aus Gleichung (**(4)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) zu entnehmen. Einen Vergleich der mit Hilfe von Gleichung **(1)** bestimmten, erwarteten Werte von $B$ mit einer Kalibrationsmessung, für fünf verschiedene Magnetspulenströme $I$ ist in **Abb. 1** gezeigt: 
+Dabei ist $a$ der Abstand von $B$ vom Spulenanfang im Eintrittspunkt $E$ auf der $z$-Achse, $\ell$ die Länge und $R$ der mittlere Radius der Spule; $B_{0}$ ist aus Gleichung (**(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)) zu entnehmen. Einen Vergleich der mit Hilfe von Gleichung **(1)** bestimmten, erwarteten Werte von $B$ mit einer Kalibrationsmessung, für fünf verschiedene Magnetspulenströme $I$ ist in **Abb. 1** gezeigt: 

 <img src="../figures/Busch-Magnetfeld.png" width="500" style="zoom:80%;" />

@@ -31,7 +31,7 @@ $$
 v_{z} = \sqrt{2\,U\,e/m_{\mathrm{e}}}
 \end{equation*}
 $$
-ergibt sich aus Gleichung (**(2)** [hier](https://git.scc.kit.edu/etp-lehre/p1-for-students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)). Für die Kreisbahn der Elektronen in der $xy$-Ebene ergibt sich: 
+ergibt sich aus Gleichung (**(2)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Spezifische_Ladung_des_Elektrons/doc/Hinweise-Aufgabe-1.md)). Für die Kreisbahn der Elektronen in der $xy$-Ebene ergibt sich: 
 $$
 \begin{equation}
 \begin{split}