Röhrendiode - der glühelektrische Effekt

Röhrendiode - der glühelektrische Effekt

Links im Bild sieht man eine Röhrendiode. Das ist ein Glaskolben, in dem oben ein Blech - die Anode - und unten eine Heizwendel eingebaut sind. Das Innere des Glaskolbens ist luftleer (Vakuum).

Auf der rechten Seite ist ein Elektroskop zu sehen, das leitend mit dem Anodenblech verbunden ist.

Anode negativ geladen

(1) Das Elektroskop und die Anode sind zunächst negativ geladen

(a) Solange die Heizwendel kalt ist, also nicht glüht, geschieht gar nichts, die Ladung auf Anode und Elektroskop bleibt erhalten.

(b) Beginnt die Heizwendel zu glühen, bleibt der Zeigerausschlag ebenfalls erhalten.
Aus der Heizwendel treten also keine positiven Ladungen aus, die die negativen Ladung auf dem Elektroskop neutralisieren könnten.

Austretende negative Ladungen (Elektronen) werden von den gleichnamigen negativen Ladungen auf dem Anodenblech abgestoßen.

Anode positiv geladen

(2) Das Elektroskop und die Anode werden nun positiv geladen.

(a) Solange die Heizwendel kalt ist, geschieht ebenfalls nichts, die Ladung auf Anode und Elektroskop bleibt erhalten.

(b) Beginnt die Heizwendel zu glühen, geht der Zeigerausschlag am Elektroskop zurück, was bedeutet, dass negative Ladungen auf das Elektroskop gelangen müssen.
Aus der glühenden Heizwendel treten also Elektronen aus. Diese neutralisieren die positive Ladung auf dem Elektroskop.

Sind Elektroskop und Anodenblech schließlich neutralisiert, genügen wenige zusätzliche Elektronen um das Blech leicht negativ zu laden. Dies ist zu wenig, als dass der Zeiger des Elektroskops ausschlagen würde, jedoch genug, um zu verhinden, dass weitere Elektronen auf das Anodenblech gelangen - sie werden abgestoßen.

Modell des Drahtes

So könnte ein Modell
eines Drahtes aussehen.

Aus dem Experiment ist zu schließen:

Negative Ladungen (Elektronen) können einen Draht verlassen - allerdings nur, wenn er glüht.

Man nennt dies den glühelektrischen Effekt.

Dies legt den Schluß nahe, dass sich im Draht ebenfalls nur die negativ geladenen Elektronen bewegen, die positiv geladenen Atomkerne mit den inneren, kernnahen Elektronen sind hingegen ortsfest.

... aber wie sollte das denn gehen?

"Atomos" heißt doch "unteilbar" und die Physiker der damaligen Zeit stellten sich das Atom als eine Art kleine, feste undurchdringliche Kugel vor.

Wo war da der Platz für die Elektronen den "Kugelwall" der Atome zu durchdringen?

Die Antwort auf diese Frage fand Sir Ernest Rutherford mit seinen Streuexperimenten.

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