Gesamtpunktzahl: -1 / 2

2. Kräftekompensation in gekreuzten Feldern

Man überlagert ein elektrisches Feld E so mit einem magnetischen Feld B, dass beide Felder senkrecht zueinander liegen.  Diese Anordnung der Felder wird auch als gekreuzte Felder bezeichnet. 

Ionen werden senkrecht zu beiden Feldern mit der Geschwindigkeit v in den Feldbereich eingeschossen. Dann zeigen die Kraft Fel durch das elektrische Feld und die Lorentzkraft FL auf das Ion in entgegengesetzte Richtungen. 

Kräftegleichgewicht

Abb. 2: Elektrische Kraft und Lorentzkraft 
Quelle: Rolf Piffer, CC0





Bei geeigneter Wahl der elektrischen Feldstärke und der magnetischen Flussdichte kompensieren sich gerade beide Kräfte, so dass ein Kräftegleichgewicht vorliegt. Die resultierende Kraft auf das Ion wird dann Null.

Aus dem Kräftegleichgeweicht zwischen elektrischer Kraft und Lorentzkraft ergibt sich schließlich für die Geschwindigkeit:
v = E / B                  
oder E ausgedrückt durch die Ablenkspannung U und dem Plattenabstand d (E= U/d):

v =U / (B • d)            


Nur bei dieser Geschwindigkeit werden die Ionen nicht abgelenkt und können den Feldbereich  geradlinig und unabgelenkt passieren. Durch die Einstellung von U, d und B lassen sich definierte Geschwindigkeiten einstellen. Deshalb nennt man diese Anordnung auch Geschwindigkeitsfilter oder auch nach ihrem Entwickler "Wien-Filter".

Eine ausführliche Herleitung finden Sie im Abschnitt "2. Kräftekompensation in gekreuzten Feldern - Herleitung".

Sie haben 90% der Lektion erledigt.
90%
Allgemeine Datenschutzbestimmungen | Impressum
Herausgeber: Land Baden-Württemberg, vertreten durch das Zentrum für Schulqualität und Lehrerbildung (ZSL), Heilbronner Straße 314, 70469 Stuttgart, Telefon 0711/21859-0, poststelle@zsl.kv.bwl.de
Verantwortlich im Sinne des Presserechts: ZSL, Irmgard Mühlhuber, Ref. 24 "Digitalisierung, Medienbildung", Heilbronner Straße 314, 70469 Stuttgart, Telefon 0711/21859-240, digitalebildung@zsl.kv.bwl.de
Kontakt zum/r behördlichen Datenschutzbeauftragte/n: datenschutz@zsl.kv.bwl.de