Elektrische Ablenkung eines Elektronenstrahls

Elektronen werden durch eine Spannung $V_x$ zu einer positiv geladenen Platte beschleunigt. Einige Elektronen gelangen durch ein kleines Loch in der Platte und bilden einen Elektronenstrahl, der sich durch eine Region bewegt, in der ein elektrisches Feld wirkt, welches durch eine Spannung $V_y$ zwischen zwei Metallplatten, die sich in einem Abstand von $d$ auseinander befinden, erzeugt wird.

Die Elektronen werden aus einem Ruhezustand zu der positiv geladenen Platte in einer Enfernung von 5 cm beschleunigt. Die Elektronen werden abgelenkt, wenn sie sich durch das elektrische Feld zwischen den beiden Platten bewegen. In dem unteren Plot wurde die vertikale Achse expandiert um diese Ablenkung besser zu zeigen.

$\vec{F}=m\frac{d^2\vec{r}}{dt^2} = qE_xH(0.05-x)\,\hat{x} +qE_yH(0.1-|x-0.25|)\,\hat{y}$

 

  

$V_x=$ 5000 [V]

$V_y=$ 1 [V]

$d=$ 0.05 [m]

$E_x=\frac{V_x}{0.05}=$  [V/m]
$E_y=\frac{V_y}{d}=$  [V/m]

 3-D motion differential equation solver 

$ F_x=$

 [N]

$ F_y=$

 [N]

$ F_z=$

 [N]

$ m=$

 [kg]
Initial conditions: 

$t_0=$

 [s] 

$\Delta t=$

 [s]

$x(t_0)=$

 [m] 

$N_{steps}$

$v_x(t_0)=$

 [m/s] 

Plot:

vs.

$y(t_0)=$

 [m] 

$v_y(t_0)=$

 [m/s] 

$z(t_0)=$

 [m] 

$v_z(t_0)=$

 [m/s] 


 $t$ [s] $x$ [m] $y$ [m] $z$ [m] $v_x$ [m/s] $v_y$ [m/s] $v_z$ [m/s] $F_x$ [N] $F_y$ [N] $F_z$ [N] $P$ [W] $E_{\text{kin}}$ [J] $W$ [J]