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Beschleunigungsspannung (relativistisch)


Physik


Basiswissen


Wird ein Elektron - oder irgendein anderes geladenes Teilchen - von einem Punkt A bis hin zu einem Punkt B durch ein elektrisches Feld beschleunigt, dann nennt man die elektrische Spannung zwischen A und B die Beschleunigungsspannung U. Berücksichtigt man bei der Berechnung relativististisch Effekte aus Einsteins Relativitätstheorie, dann spricht man von einer relativistischen Betrachtung. Das ist hier mit einer Formel und Zahlenbeispielen kurz vorgestellt.

Formel zur relativistischen Beschleunigungsspannung



Legende



Zahlenbeispiele zur relativistischen Beschleunigung



Relativistisch oder nichtrelativistisch für Elektronen?


Die Formel oben gilt sowohl für relativistische wie auch nichtrelativistische Beschleunigung. Sie liefert also immer und in allen Fällen das korrekte Ergebnis. Liegt die Beschleunigungsspannung aber unter 2,7 Kilovolt (kV) unterschreitet zum Beispiel ein Elektron 10 % der Lichtgeschwindigkeit, das sind rund 30 Millionen m/s. Dann liefert auch die einfachere Formel für eine nichtrelativistische Berechnung oft ausreichend genaue Werte. Siehe dazu den Artikel zur Beschleunigungsspannung [nichtrelativistisch] ↗

Gelten die Formeln nur für Elektronen?


Nein, sie gelten für alle elektrisch geladenen Teilchen und Körper. Das können Elektronen, Positronen, Protonen, Ionen oder auch elektrisch geladene Tennisbälle oder Salzkörner sein. Das einzige was sich gegenüber Elektronen dann ändert ist die einzusetzende Masse m. Siehe auch Ladungsträger ↗

Beispiele für Massen beschleunigter Teilchen



Beispiele für Beschleunigungsspannungen