Beschleunigt am CERN, driftend durch Kupfer, auftreffend auf Leuchtstoff: ein Teilchen, bis zum Schluss verfolgt.
Interaktiver Leitfaden · fuer Neugierige jeden Alters
02Teilchen
Ein elektrisches Feld verrichtet Arbeit an der Ladung. In einer Hochfrequenzkavität kehrt sich das Feld im Takt des Teilchens um, sodass jeder Spalt Energie hinzufügt, statt sie wieder zu nehmen.
E FELDverrichtet Arbeit an der Ladung
03Teilchen
Die Technik wiederholt sich: Vakuumrohr, Kavität, Magnet, Kavität, Magnet. Aus diesem Takt besteht der Maßstab, und das Elektron durchläuft alles in Sekundenbruchteilen.
≈ 27 kmUmfang des größten Rings am CERN
04Teilchen
Die Kraft steht immer senkrecht zur Bewegung, also krümmt sie die Bahn und lässt die Energie unberührt. Alles, was über die Richtung entscheidet, passiert hier.
B FELDkrümmt die Bahn, fügt keine Energie hinzu
05Teilchen
Die Maschine verschwindet, und ihre wiederkehrende Struktur baut sich hundert Milliarden mal kleiner neu auf. Aus den Ringen werden Kupferionen. Das Elektron hat sich nicht bewegt.
dasselbe Teilchenandere Welt
06Strom
Kupfer trägt ein Meer von Elektronen, die zu keinem einzelnen Atom gehören. Ein Feld erzeugt sie nicht. Es gibt ihrer Bewegung nur eine Richtung.
8,5 × 10²⁸ m⁻³Leitungselektronen in Kupfer
07Strom
Die thermische Bewegung ist heftig, zufällig und führt nirgendwohin. Darauf legt das Feld eine Drift, die so langsam ist, dass Sie schneller am Kabel entlanggehen als die Ladung darin.
≈ 0,1 mm/sDriftgeschwindigkeit in einer Hausleitung
08Strom
Die Lampe leuchtet in dem Moment, in dem Sie schalten, denn unterwegs ist das elektromagnetische Feld um den Leiter, nicht die Ladung darin.
≈ 2 × 10⁸ m/sGeschwindigkeit der Energiefront
09Strom
Bei Wechselstrom kommen die Elektronen nicht mehr voran, sie schwingen um einen festen Punkt. Das Feld um den Draht wächst, bricht zusammen und wächst andersherum wieder auf.
50 Hzdie Richtung kehrt sich 100 mal pro Sekunde um
10Strom
Lenkt man dieselbe Schwingung mit konstanter Rate über einen Schirm, wird aus der Zeit eine waagerechte Achse. Die Form, die entsteht, ist keine Dekoration, sie ist die Spannung.
64 µseine Zeile eines 625 Zeilen Bildes
11Strom
Misst man dieselbe Kurve zu festen Zeitpunkten und rundet jede Messung auf die nächste Stufe, wird aus dem Bild ein Strom von Werten, der sich verlustfrei kopieren lässt.
8 Bit256 Stufen pro Abtastwert
12Strahl
Hinter dem Glas sind ein Vakuum, eine Kanone und eine Spule. Eine Bildröhre ist ein Teilchenbeschleuniger, der ins Wohnzimmer passt, und sie wurde millionenfach gebaut.
≈ 25 kVSpannung der Endanode
13Strahl
Eine Kathode bei achthundert Grad gibt Elektronen frei, ein Gitter bestimmt, wie viele durchkommen, und ein Stapel Elektroden mit steigendem Potenzial bündelt den Rest zu einem Strahl.
≈ 800 °CKathodentemperatur
14Strahl
Spulen am Hals erzeugen ein Magnetfeld, das den Strahl über den Schirm und nach unten führt. Nichts Mechanisches bewegt sich. Das Bild zeichnet ein Feld.
15 625 HzZeilenfrequenz eines 625 Zeilen Systems
15Bild
Es kommt mit der Energie von fünfundzwanzigtausend Volt an, gibt sie an einen Leuchtstoffkristall ab, und der gibt einen Teil davon als Licht zurück. Das ist das ganze Bild, ein Aufschlag nach dem anderen.
einige mswie lange der Leuchtstoff nachleuchtet
16Bild
Ladung, ein elektrisches Feld, das Energie gibt, ein magnetisches Feld, das lenkt, und ein Schirm, der stoppt. Siebenundzwanzig Kilometer oder vierzig Zentimeter, die Liste wird nicht länger.
27 km → 40 cmdieselben vier Schritte
Labor
Geh tiefer, praktische Simulationen und klare Erklaerungen.
Erkunden. Simulieren. Verstehen.
ElectronTrail starten →