Teltronrør

Teltronrør blir brukt i undervisning for å vise hvordan elektroner påvirkes av statiske elektriske og magnetiske felt. De fikk navnet fra et amerikansk firma Teltron Incorporated, som solgte røret som laboratorieutstyr.

Et teltronrør er en helium- eller hydrogenfylt glasskule med en sidesylinder. Gasstrykket i kula er svakt, ca. 1 Pa, som et kompromiss mellom å ikke bremse for mange elektroner på veien, og å påvise elektronstrålen optisk; gassatomer (He) eller -molekyler (H2) lyser der de treffes av elektronstrålen. I sidesylinderen ("tuten") sitter det en såkalt elektronkanon som skyter en rett, kontinuerlig, tynn stråle av elektroner inn i kula. Elektronkanonen består av en opphetet katode og en anode (positiv elektrode i forhold til katoden), som setter opp et elektrisk felt ved en manuelt innstillbar anodespenning. Katoden består av en glødetråd som varmes opp elektrisk. Oppvarmingen fører til at elektroner frigis fra katodens overflate (dette kalles emisjon) og samles i en sky rundt og nær den. Skyens størrelse begrenses av den samlede negative ladningen, som sender videre elektroner tilbake til katoden. Forbruk av skyens elektroner etterfylles fra katoden. På grunn av feltet fra anoden løsrives elektroner fra skyen og akselereres mot den. Anoden er formet som en hul sylinder som har en plate med et lite hull i enden. På utsiden av hullet ligger noen plater som fokuserer strålen og stopper anodens felt. De elektronene som passerer hullet går nå videre inn i teltronrøret med en konstant hastighet som er gitt av anodespenningens styrke. Elektronene som treffer anoden går gjennom anodespenningsforsyningen tilbake til katodenivået og er unyttige. Oppbyggingen er prinsipielt svært likt et bilderør for TV eller et oscilloskoprør, men det settes ikke opp interne felter i røret for ytterligere akselerasjon av strålen.

Inne i teltronrøret kan det være påført et belegg av sinksulfid. Der elektronene treffer belegget, lyser det opp fordi elektronene treffer og eksiterer sinksulfidmolekylene, som sender ut fotoner som ses som lys.

Strålen består av elektroner i konstant bevegelse, er altså per definisjon en elektrisk strøm, selv om det ikke finnes et ledende medium her. Elektroner innehar elektriske ladninger og strålen påvirkes derfor av elektriske felt. Et slikt felt tiltrekker strålen på den positive siden og skyver den vekk fra den negative. Denne kraften virker også statisk, altså om elektronene ligger i ro.

Et magnetfelt virker bare inn på elektroner i bevegelse, altså på elektrisk strøm, gjennom de elektrodynamiske lovene, her Lorenzkraften. Den resulterende kraften virker rettvinklet til magnetfeltets retning. Dette er den samme kraften som utnyttes i en elektromotor eller høyttaler. Dette er et resiprokt fenomen; det vil si at en mekanisk bevegelse av en strøm i et magnetisk felt trenger en kraft og endrer strømstyrken. Dette er effekten som utnyttes av en dynamo.

Ved å legge inn ytre elektriske eller magnetiske felt til den kuleformete delen av teltronrøret, vil strålen derfor avbøyes. Teltronrøret demonstrerer således noen av elektrodynamikkens regler. Med et kraftig magnetisk felt blir strålen bøyd til en sirkel, og dens diameter kan, sammen med de gitte parametrene, brukes til å beregne elektronets masse.

Et elektrisk felt skapes ved å opprette en spenning mellom to parallelle plater, én på hver side av kula. Ofte er slike plater plassert inne i teltronrøret. Et magnetisk felt dannes ved å sette opp to symmetriske spoler, én på hver sin side av teltronrøret, og sende strøm gjennom dem. Et slikt åpent spolepar danner et svært homogent felt og kalles gjerne Helmholtzspoler.

Eksterne lenker
 Determination of the Electron’s Charge-to-Mass Ratio, «e/m» (PDF)
 Practical Physics - Types of Electron Tube
 Fadenstrahlrohr (Tysk)

Elektromagnetisme
Elektronrør