Elektrostatik Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen
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Die Grundlagen der Elektrostatik lassen sich auch gut ohne den Begriff des elektrischen Feldes beschreiben, also mit einer Fernwirkungstheorie. | Die Grundlagen der Elektrostatik lassen sich auch gut ohne den Begriff des elektrischen Feldes beschreiben, also mit einer Fernwirkungstheorie. | ||
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Bild:Ladungsverteilung_Elektroskop.png | Bild:Ladungsverteilung_Elektroskop.png | ||
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Bild:Ladungsverteilung_Darstellungsart.png | Bild:Ladungsverteilung_Darstellungsart.png | ||
| + | * Reibungselektrizität | ||
| + | * Leitung in Leitern (z.B. Metallen) und Isolatoren | ||
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Auf der Kugel des Bandgenerators wird eine spitze Nadel angebracht. Diese wird nun auf die Flamme einer brennenden Kerze gerichtet, der Bandgenerator wird in Betrieb versetzt. | Auf der Kugel des Bandgenerators wird eine spitze Nadel angebracht. Diese wird nun auf die Flamme einer brennenden Kerze gerichtet, der Bandgenerator wird in Betrieb versetzt. | ||
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Sobald man beginnt an der Apparatur zur kurbeln bewegt sich die Flamme weg von der Nadel, ähnlich wie bei einem leichten anpusten ebendieser. So schnell dieser Effekt in Kraft tritt, so schnell stellt er sich wieder durch Aufhören der Kurbelbewegung wieder ein. | Sobald man beginnt an der Apparatur zur kurbeln bewegt sich die Flamme weg von der Nadel, ähnlich wie bei einem leichten anpusten ebendieser. So schnell dieser Effekt in Kraft tritt, so schnell stellt er sich wieder durch Aufhören der Kurbelbewegung wieder ein. | ||
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| + | * Vgl auch Versuche Uni Würzburg | ||
Durch den Bandgenerator wird Ladung polarisiert, hierbei kann entweder eine starke positive oder negative Ladung entstehen. Der äußerste Punkt des Geräts, die Nadelspitze, hat eine sehr hohe Ladungsansammlung da die gleichnamigen Ladungen innerhalb der Kugel sich möglichst weit voneinander abstoßen und somit u.a. auf die Nadelspitze "gedrückt" werden. Dadurch ist das elektrische Feld in der Nähe der Spitze sehr stark. Es entsteht tatsächlich ein kleiner Luftstrom, da die Luft in unmittelbarer Nähe der Nadel ionisiert wird (je nach dem positiv oder negativ) und Nadel und Luft sich nun voneinander abstoßen, aufgrund der enstandenen Gleichnamigkeit der Ladung. Da hierbei ein Ladungsaustausch stattfindet ist der Effekt nicht von Dauer. | Durch den Bandgenerator wird Ladung polarisiert, hierbei kann entweder eine starke positive oder negative Ladung entstehen. Der äußerste Punkt des Geräts, die Nadelspitze, hat eine sehr hohe Ladungsansammlung da die gleichnamigen Ladungen innerhalb der Kugel sich möglichst weit voneinander abstoßen und somit u.a. auf die Nadelspitze "gedrückt" werden. Dadurch ist das elektrische Feld in der Nähe der Spitze sehr stark. Es entsteht tatsächlich ein kleiner Luftstrom, da die Luft in unmittelbarer Nähe der Nadel ionisiert wird (je nach dem positiv oder negativ) und Nadel und Luft sich nun voneinander abstoßen, aufgrund der enstandenen Gleichnamigkeit der Ladung. Da hierbei ein Ladungsaustausch stattfindet ist der Effekt nicht von Dauer. | ||
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| − | Versuch: Das Segnerrad | + | ===Versuch: Das Segnerrad=== |
| − | + | ;Aufbau | |
| − | Aufbau | + | |
| − | + | Bild:Das Segnerrad | |
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| − | Das Segnerrad | + | |
Auf die Kugel des Bandgenerators wird ein dreizackiges Rad, das Segnerrad, angebracht; der Bandgenerator wird in Betrieb versetzt. | Auf die Kugel des Bandgenerators wird ein dreizackiges Rad, das Segnerrad, angebracht; der Bandgenerator wird in Betrieb versetzt. | ||
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| − | Beobachtung | + | ;Beobachtung |
Sobald man zu kurbeln beginnt dreht sich das Segnerrad. Die Rotationsrichtung ist entgegengesetzt der drei Nadelspitzen. Auch in diesem Versuch hält diese Beobachtung nicht viel länger an als gekurbelt wird. | Sobald man zu kurbeln beginnt dreht sich das Segnerrad. Die Rotationsrichtung ist entgegengesetzt der drei Nadelspitzen. Auch in diesem Versuch hält diese Beobachtung nicht viel länger an als gekurbelt wird. | ||
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Auch in dieser Konstruktion sammelt sich besonders viel negative positive bzw. negative Ladung in den drei Nadelspitzen an, da dies eine günstige Verteilung bei großen gleichnamigen Ladungen ist (s.o.). Ebenfalls findet eine Ionisierung der Luft in unmittelbarer Nähe der Nadelspitzen statt, wodurch sich wiederum Nadeln und Luft voneinander abstoßen. Der Unterschied hierbei ist jedoch, dass die Nadeln sich diesesmal bewegen können, das Rad wird in eine Drehbewegung entgegen der Nadelenden versetzt (==> Impulserhaltung). | Auch in dieser Konstruktion sammelt sich besonders viel negative positive bzw. negative Ladung in den drei Nadelspitzen an, da dies eine günstige Verteilung bei großen gleichnamigen Ladungen ist (s.o.). Ebenfalls findet eine Ionisierung der Luft in unmittelbarer Nähe der Nadelspitzen statt, wodurch sich wiederum Nadeln und Luft voneinander abstoßen. Der Unterschied hierbei ist jedoch, dass die Nadeln sich diesesmal bewegen können, das Rad wird in eine Drehbewegung entgegen der Nadelenden versetzt (==> Impulserhaltung). | ||
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| + | ==elektrische Influenz== | ||
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| + | * Ladungsverschiebung bei Isolatoren und Leitern im elektrischen Feld | ||
Bild:Influenz_Isolator.png Bild:Influenz_Leiter.png | Bild:Influenz_Isolator.png Bild:Influenz_Leiter.png | ||
| − | + | * Anziehung von geladenen und influenzierten Körpern | |
| − | + | ==Abschirmung (Faradayscher Käfig)== | |
| − | Abschirmung (Faradayscher Käfig) | + | |
Bild:Ladungsverteilung_Faradayscher_Käfig.png | Bild:Ladungsverteilung_Faradayscher_Käfig.png | ||
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| − | + | ==Links== | |
| − | Links | + | |
| − | + | * Elektrostatik der Mittelstufe (Leifi München) | |
| − | + | * Applets zu Kräften, Influenz und Ladungstransport | |
Version vom 11. Juni 2013, 11:49 Uhr
Die Elektrostatik beschäftigt sich mit dem Phänomen von elektrischen Ladungen, die sich nicht bewegen. Vor allem mit der anziehenden oder abstoßenden Wirkung zwischen Ladungen. Bewegte Ladungen bilden einen elektrischen Strom zum Beispiel in einem Stromkreis.
Die Grundlagen der Elektrostatik lassen sich auch gut ohne den Begriff des elektrischen Feldes beschreiben, also mit einer Fernwirkungstheorie.
Inhaltsverzeichnis
Beispiele
- Warum darf man an der Tankstelle kein Handy benutzen? (Wissen vor 8) (youtube.de; von "Friedbert Zausel")
Anziehung und Abstoßung
- positive und negative Ladung
- Abhängigkeit von der Entfernung
Nachweismethoden
- Elektroskop
Bild:Ladungsverteilung_Elektroskop.png
- Glimmlampe (Polung ist feststellbar)
- Kraftwirkung
atomare Vorstellung
Bild:Ladungsverteilung_Darstellungsart.png
- Reibungselektrizität
- Leitung in Leitern (z.B. Metallen) und Isolatoren
Ladungsverteilung bei Leitern
Bild:Ladungsverteilung.png
Versuch: Spitzenentladung
- Aufbau
Bild:Aufbau
Auf der Kugel des Bandgenerators wird eine spitze Nadel angebracht. Diese wird nun auf die Flamme einer brennenden Kerze gerichtet, der Bandgenerator wird in Betrieb versetzt.
- Beobachtung
Bild:vor Betrieb
Bild: in Betrieb
Sobald man beginnt an der Apparatur zur kurbeln bewegt sich die Flamme weg von der Nadel, ähnlich wie bei einem leichten anpusten ebendieser. So schnell dieser Effekt in Kraft tritt, so schnell stellt er sich wieder durch Aufhören der Kurbelbewegung wieder ein.
- Erklärung
- Vgl auch Versuche Uni Würzburg
Durch den Bandgenerator wird Ladung polarisiert, hierbei kann entweder eine starke positive oder negative Ladung entstehen. Der äußerste Punkt des Geräts, die Nadelspitze, hat eine sehr hohe Ladungsansammlung da die gleichnamigen Ladungen innerhalb der Kugel sich möglichst weit voneinander abstoßen und somit u.a. auf die Nadelspitze "gedrückt" werden. Dadurch ist das elektrische Feld in der Nähe der Spitze sehr stark. Es entsteht tatsächlich ein kleiner Luftstrom, da die Luft in unmittelbarer Nähe der Nadel ionisiert wird (je nach dem positiv oder negativ) und Nadel und Luft sich nun voneinander abstoßen, aufgrund der enstandenen Gleichnamigkeit der Ladung. Da hierbei ein Ladungsaustausch stattfindet ist der Effekt nicht von Dauer.
Versuch: Das Segnerrad
- Aufbau
Bild:Das Segnerrad
Auf die Kugel des Bandgenerators wird ein dreizackiges Rad, das Segnerrad, angebracht; der Bandgenerator wird in Betrieb versetzt.
- Beobachtung
Sobald man zu kurbeln beginnt dreht sich das Segnerrad. Die Rotationsrichtung ist entgegengesetzt der drei Nadelspitzen. Auch in diesem Versuch hält diese Beobachtung nicht viel länger an als gekurbelt wird.
- Erklärung
Auch in dieser Konstruktion sammelt sich besonders viel negative positive bzw. negative Ladung in den drei Nadelspitzen an, da dies eine günstige Verteilung bei großen gleichnamigen Ladungen ist (s.o.). Ebenfalls findet eine Ionisierung der Luft in unmittelbarer Nähe der Nadelspitzen statt, wodurch sich wiederum Nadeln und Luft voneinander abstoßen. Der Unterschied hierbei ist jedoch, dass die Nadeln sich diesesmal bewegen können, das Rad wird in eine Drehbewegung entgegen der Nadelenden versetzt (==> Impulserhaltung).
elektrische Influenz
- Ladungsverschiebung bei Isolatoren und Leitern im elektrischen Feld
Bild:Influenz_Isolator.png Bild:Influenz_Leiter.png
- Anziehung von geladenen und influenzierten Körpern
Abschirmung (Faradayscher Käfig)
Bild:Ladungsverteilung_Faradayscher_Käfig.png
Links
- Elektrostatik der Mittelstufe (Leifi München)
- Applets zu Kräften, Influenz und Ladungstransport
