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Einführung zum elektrischen Feld Teil 2

Das elektrischen Feld einer Kugel

Es werden verschiedene Gegenstände in die Nähe der geladenen Konduktorkugel gebracht.
Geräte:
Bandgenerator zur Ladungstrennung, Watte als Versuchsgegenstand
Versuchsaufbau:

Durchführung: a) Die Watte wird etwas oberhalb und seitwärts der Konduktorkugel los gelassen.
Versuchbeobachtungen:
Die Watte fliegt in Richtung der Konduktorkugel und landet kurz darauf. Dann bewegt sie sich sehr schnell zunächst nach oben und dann auf einer Kurvenbahn von der Konduktorkugel weg. Beim seitlichen Auftreffen auf der Konduktorkugel bewegt sich die Watte waagerecht von der Konduktorkugel weg.
Hier fehlt ein Foto!
Versuchserklärung: Die Watte ist ein Isolator, die in einem elektrischen Feld polarisiert wird (siehe Polarisation). Dadurch wird sie von der Konduktorkugel angezogen. Beim Erreichen der Konduktokugel wird die Watte positiv aufgeladen. Dabei fließen Elektronen von der Watte auf die Konduktorkugel. In der Watte herrscht dadurch ein Elektronenmangel. Weil Watte und Konduktorkugel das selbe Vorzeichen der Ladung besitzen, stoßen sie sich voneinander ab. Die Flug-Bahn der Watte folgt der Kraftrichtung. Die Kraft ist also radial von der Konduktorkugel gerichtet. Zeichnet man in ein Bild alle Flug-Bahnen ein, so erhält man ein radiales Kraftfeld.

Es sieht genauso aus, wie das Gravitationsfeld der Erde, nur das die Kräfte nach außen gerichtet sind.
Verwendet man eine andere Probeladung, so erhält man andere Kraftvektoren, d. h. das Kraftfeld ist nicht eindeutig für die Beschreibung des Raumes. Es haängt von der jeweiligen Probeladung ab. Um das zu vermeiden wurde eine neue Größe definiert, in dem amn die Kraft auf die Probeladung durch den Betrag der Probeladung dividiert:
Die elektrische Feldstärke E ist der Quotient aus der elektrischen Kraft an einem Ort im elektrischen Feld und der Probeladung q. Diese Größe ist wie die Kraft ebenfalls ein Vektor. Mit Hilfe dieses Vektors lässt sich das elektrische Feld eindeutig (unabhängig von der Probeladung) beschreiben.

Elektroskop

Geräte:
Bandgenerator, Elektroskop, Plastikstab mit Metallkugel.
Versuchsaufbau: Hier fehlt ein Bild!
Versuchsdurchführung:
Der Bandgenerator wird aufgeladen und mit der Metallkugel des Plastikstabes berührt, anschließend wird mit der Metallkugel das Elektroskop berührt. Dies wird mehrfach wiederholt.
Versuchbeobachtung: Nähert man die kleine Metallkugel der Konduktorkugel, so sieht man einen kleinen Blitz aufleuchten. Beim Berühren des Elektroskops schlägt sein Zeiger aus. Beim zweiten Mal vergrößert sich der Zeigerausschlag auf das Doppelte.
Hier fehlt ein Foto!
Versuchserklärung: Kommt eine Metallkugel in die Nähe der Konduktorkugel, so springen Elektronen von der kleinen Kugel auf die Konduktorkugel über. Die kleine Kugel wird dadurch positiv geladen (Elektronenmangel). Berührt die kleine Kugel anschließend das Elektroskop, so fließen Elektronen vom Elektroskop auf die Kugel. Dadurch werden der Zeiger und der Schenkel des Elektroskops positiv geladen. Deshalb stoßen sie sich voneinander ab.

Das elektrisches Feld des Plattenkondensators

Einleitung: Ein Plattenkondensator besteht aus zwei Metallplatten, die sich gegenüber stehen. Hier soll das elektrische Feld zwischen den Platten untersucht werden.
Geräte: Bandgenerator, Plattenkondensator, Watte, Kugel mit Graphitbeschichtung
Versuchsaufbau:

Versuchsdurchführung:
Die Konduktorkugel des Bandgenerators wird mit der einen Platte und die Erdung mit der anderen Platte verbunden. Anschließend wird ein kleines Stück Watte wischen die Platten fallen gelassen. Danach wir die Kugel an einem Faden zwischen die Platten gehalten.
Versuchbeobachtungen:


Die Watte fliegt fast horizontal zwischen den Platten hin und her. Nach einigen Bewegungen fällt sie unten aus den Platten heraus.



Die Kugel pendelt sehr schnell zwischen den Platten hin und her. Dabei hört man sogar einen Ton.

Hier fehlt ein Film!
Versuchserklärung:
Die eine Platte ist positiv und die andere negativ aufgeladen. Die Watte lädt sich nach Berührung einer Platte auf un wird von ihr abgestoßen. Sie fliegt dann zur gegenüberliegenden Platte und wird dort umgeladen. Deshalb wird sie nun von der zweiten latte abgestoßen und von der ersten angezogen. Die Flugbahn stellt auch hier wieder die Richtung der Kraft dar. Es herrscht also zwischen den Platten ein elektrisches Feld, das horizontale Feldlinien besitzt. Die Feldlinien verlaufen parallel. Solche Felder heißen homogen.



Die Kugel wird an der ersten Platte aufgeladen und abgestoßen, anschließend wird sie beim Erreichen der anderen Platte umgeladen und dort auch wieder abgestoßen. Das geschieht immer wieder, so dass die beiden Metallplatten durch den Aufprall der Kugel anfangen zu schwingen. Dadurch hört man den Ton.