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Elektrostatik

Praktikum für Schulversuche
by

Isabell Heise

on 4 December 2012

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Transcript of Elektrostatik

Elektrostatik Philipps- Universität Marburg
FB 13: Physik
Praktikum für Schulversuche
WS 2012/13
Kursleiter: Dr. Rüdiger Tögel
Isabell Heise Übersicht Elektrostatische Aufladung
Polarisation & Influenz
Elektrische Felder
Faraday Käfig
Coulombgesetz
Spitzenentladung
Influenzmaschinen Elektrostatische Aufladung elektrisch neutral:
positive und negative Ladungen
kompensieren sich e=1,602* 10^(-19) C Aufladung durch elektrische Leitung
Aufladung durch Reibung
Aufladung durch Influenz elektrische Aufladung :
übertragen oder entfernen
von Ladungen Aufladung durch elektrische Leitung Aufladung durch Reibung Isolatoren: unterscheiden sich in Elektronenaffinität
Reibung = inniger Kontakt
Elektronen: kleine Affinität große Affinität
Ladungstrennung Aufladung durch Influenz in Leitern
(z.B. Metalle) Ladungsverschiebung durch Nähe eines geladenen Objektes Polarisation in Nichtleitern
Ausbildung von einheitlich ausgerichteten Dipolen
keine Ladungstrennung Stationenarbeit Polarisation und Influenz 1) Ball an der Schnur
2) Wasser
3) Ballon an der Decke
4) Alukugeln und Schallplatte
5) Pfeffer und Salz Zeit: 15 min. Ball an der Schnur Polarisation oder Influenz? Influenz Wasser Polarisation oder Influenz? Polarisation Ballon an der Decke Polarisation oder Influenz? Polarisation Alukugeln und Schallplatte Polarisation oder Influenz? Influenz Pfeffer & Salz Polarisation oder Influenz? Polarisation Pfeffer vor Salz wegen geringerer Masse Ladungslöffel im Plattenkondensator Stationenarbeit Das elektrische Feld & Faraday Käfig 1) Feldlinienbilder verschiedener Elektroden in Rizinusöl

2) Das Feld des Plattenkondensators Zeit: 10 min. pro Station Feldlinien Zeigen Kraftwirkung zwischen Ladungen
Kraft auf positiven Probekörper
Kraft wirkt tangential zur Feldlinie
Äquipotentialflächen: senkrecht auf Feldlinien
Feldlinien enden immer senkrecht auf Körper Feldlinien verschiedener Elektroden in Rizinusöl Das Feld des Plattenkondensators Wie stehen die Feldlinien im Verhältnis zu den Kondensatorplatten? Senkrecht Wie stark ist der Ausschlag des Elektroskops bei Ladungsabnahme an verschiedenen Stellen? Immer gleich homogenes Feld Gruppenarbeit Faraday Käfig Ladungsabnahme innen und außen am Faraday- Becher Zeit: 10 min. Der Faraday- Becher Faraday Käfig Wann schlägt das Elektroskop aus? Bei Berührung mit der Außenseite des Bechers Warum? Ladungsabnahme vom Plattenkondensator
gleichnamige Ladungen stoßen sich ab
verschieben sich so, dass sie den größtmöglichen Abstand voneinander haben
sitzen auf der Außenseite
das Innere des Bechers trägt keine Ladung
das Innere des Bechers ist feldfrei (Faraday Käfig) Stärke des homogenen Feldes Kraft F und Ladung q sind proportional
Elektrische Feldstärke E wird durch Spannungsquelle konstant gehalten
Es gilt: Stationenarbeit Coulombgesetz 1) Überprüfung des Zusammenhangs 2) Überprüfung des Zusammenhangs Zeit: 10 min. pro Station Das Prinzip der Spiegelladung Simulation der Kraftwirkung zweier Punktladungen mit verschiedenen Vorzeichen
Feldlinien der positiven Punktladung stehen senkrecht auf Platte
Tangentialkomponente der Kraft zieht negative Ladungen in Platte in die Gegend gegenüber positiver Ladung Das Coulombgesetz Messwerte (q/4, da sich sowohl die eigentliche als auch die Spiegelladung halbiert) Das Coulombgesetz Herleitung Spitzenentladung Segnersches Rad Warum dreht sich das Rad? ungleichnamige Ladungen streben so weit wie möglich auseinander
Kräfte werden so groß, dass Elektronen aus Metall austreten können
lagern sich an Gasmolekülen an
Abstoßung gleichnamiger Ladungen
Rad dreht sich Stationenarbeit Influenzmaschinen 1) Wimshurst
2) Bandgenerator
3) Wasserinfluenzmaschine

Jede Gruppe beschäftigt sich nur mit einer Maschine! Zeit: 15 min. Wimshurst Bandgenerator Wasserinfluenzmaschine Elektrophor Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit
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