Untersuchung des elektrischen Feldes mit Dipolen (Grieskörnchenversuche): Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 2. März 2011, 11:48 Uhr

Aufbau

   * Grieß/Rizinusöl/Hochspannungsnetzgerät (bis 12 kV) / 

Versuchsaufbau vergrößern Versuchsaufbau

Schale auf dem Tageslichtprojektor vergrößern Schale auf dem Tageslichtprojektor

Handelsüblicher Grieß und Rizinusöl werden in eine Petrischale gegeben. Die an einen Hochspannungsgenerator (<12kV) angeschlossenen Elektroden, durch deren verschiedene Formen die einzelnen Versuche ihren einzigen Unterschied bilden, werden in die Grieß-Öl-Mischung eingetaucht, der Generator wird eingeschaltet (vorsicht!). [bearbeiten] Beobachtung

   * Linienbildung
   * Linien bewegen sich 

Ein Dipol vergrößern Ein Dipol

Kondensator vergrößern Kondensator

Zentralfeld vergrößern Zentralfeld

Spitze vergrößern Spitze Metallring im Kondensator vergrößern Metallring im Kondensator

Metallring Projektion vergrößern Metallring Projektion

Die einzelnen Grießkörner ordnen sich nach und nach auf bestimmten Linien an. Die Linien sind je nach Elektrodenform und Spannung unterschiedlich. Die Veränderung der Grießkornpositionen scheint von der Kathode auszugehen. Die Linien treffen fast immer senkrecht auf die Ränder der Elektroden auf. Auffallend ist auch in Versuch 4 die enorme Ansammlung an "Linienenden" an der Spitze der Elektrode. [bearbeiten] Erklärungen

Durch die extrem hohe Spannung entstehen auch zwei sehr starke elektrische Pole. Durch diese werden die Grießkörner zu Dipolen influenziert, negative und positive Teile richten sich zum je entgegengesetzen Pol aus. Die Grießkörner "zeichnen" uns so die einzelnen Feldlinien. Versuch 1-3 sind die uns bisher geläufigen Feldtypen Dipolfeld, homogenes Feld und Zentralfeld (eigtl. nur eine Quelle/Senke).

Interessant ist Versuch 4, eine Art Dipolfeld bei dem der eine Pol eine tropfenähnliche Form hat. Hierdurch entsteht eine Verlagerung des Schwerpunkts, die Spitze ist der am weitesten entfernte Punkt und hat somit in unmittelbarer Nähe die größte Feldstärke, was erklärt dass so viele Grießkörner dorthin gezogen werden (Dipole werden zu Orten großer Feldstärke hingezogen).

Am homogenen Feld ist gut zu zeigen, dass die Kraftrichtung auf den Dipol nicht immer in Zusammenhang mit den Feldlinien stehen muss. Direkt zwischen den Elektroden wirkt keine Kraft auf die Dipole, außerhalb ist sie senkrecht zu den (nicht geraden) Feldlinien. Bei Erhöhung der Spannung werden die Feldstärken erhöht, die äußeren Linien werden "gerader" und nähern sich den Feldlinien direkt zwischen den Polen auch örtlich gesehen an (->die Kraft auf den Außenbahnen wirkt nach innen).

Auch zu den Feldlinien nicht-parallele und -orthogonale Kraftverläufe sind natürlich möglich.