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HWE-Forum.de  |  Allgemein  |  Off-Topic (Moderatoren: TMK, Linus, tyco, tobi, American, gandal, gschissenberger)  |  Thema: Physikaufgabe
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Autor Thema: Physikaufgabe  (Gelesen 4109 mal)
Besserwisser
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« am: 28. Februar 2008, 15:08:59 Uhr »

Hallo,

unser Physiklehrer hat mit uns folgenden Versuch gemacht:

Wir schalten ein Netzgerät ein und stellen es auf 6000 V. Am Pluspol schliesen wir eine Kugel an. Neben die Kugel stellen wir ein Elektroskop mit Kugelaufsatz. Nun berühren wir mit einer beweglichen Kugel die vom Netzgerät geladene Kugel und daraufhin das Elektroskop (an der Kugel).  Dies wiederholen wir einige Male.

Beobachtung:
Das Elektroskop schlägt aus (ungefähr halb) aber nach weiteren Berührungen schlägt der Zeiger nicht mehr weiter aus sondern verharrt an seiner Position (ungefähr halb ausgeschlagen).

Kleiner Umbau:
Wir nehmen die Kugel vom Elektroskop und stecken stattdessen einen Becheraufsatz auf.

Nächster Versuch:
Wir machen das ganze nocheinmal. Kugel aufladen --> kleine bewegliche Kugel aufladen --> Becher des Elektroskops berühren. Diesen Vorgang wiederholen wir einige Male.
Beobachtung:
Nach der ersten Berührung schlägt der Zeiger aus (ungefähr halb), bei weiteren Berührungen schlägt er immer ein Stückchen weiter aus.

Frage an euch:
Was kann der Becher was die Kugel nicht kann ?!
« Letzte Änderung: 05. März 2008, 18:32:27 Uhr von Besserwisser » Gespeichert
     
Krankerippe
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Stromrechnung bekommen!?

« Antwort #1 am: 28. Februar 2008, 19:51:41 Uhr »

Die Unterseite des Bechers ist plan, er bildet zusammen mit dem Gehäuse des Elektroskops einen Plattenkondensator mit größerer Kapazität als die Kugel.
Die Kugel hat ihre maximale Kapazität schon beim ersten mal erreicht, der Becher kann immer wieder ein Stücken weiter geladen.

Also das wäre meine Erklärung für den Fall, dass die Beobachtung wirklich vollständig ist und der Zeiger beim Becher nicht in Wirklichkeit langsam wieder abfällt...
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« Antwort #2 am: 29. Februar 2008, 00:47:10 Uhr »

Kondensator klingt gut, aber ich seh keine Kondensatorplatten. Gehäuse und Becher kanns net sein, dann singe auch bewegliche Kugel und Gehäuse.
Ich glaube es liegt an der größeren Becheroberfläche.

Aufgrund der Abstoßung der Elektronen untereinander, sammeln sich diese nur auf der Oberfläche, bis sie dort so nah zusammenkuscheln bis die Abstoßung im Gleichgewicht mit den 6000V steht.
Beim Becher können die Ladungen Stück für Stück auch die Innenseite bevölkern, es braucht etwas Zeit bis sich die Elektronen von der geladenen Außenseite auf die weniger geladene Innenseite wandern, weil sie sich dabei näher kommen müssen, also die Abstoßung stärker wird. Doch außern ist halt voll innen ist leer.

PS: bin von meiner Antwort nicht so überzeugt, wie ich vielleicht klinge^^
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« Antwort #3 am: 29. Februar 2008, 12:52:39 Uhr »

Aufgrund der Abstoßung der Elektronen untereinander, sammeln sich diese nur auf der Oberfläche, bis sie dort so nah zusammenkuscheln bis die Abstoßung im Gleichgewicht mit den 6000V steht.
Ich denke auch das es etwas mit dem Gleichgewicht zu tun hat, also das die Kugel Gleichgewicht mit den 6000V hat. Wenn das der Fall ist dann ist die Anziehung der Elektronen in der Kugel nicht mehr stark genug um die Elektronen des Elektroskops anzuziehen. Daher denke ich das Kugel des Elektroskops und bewegliche Kugel ein Ladungsgleichgewicht haben. Wenn die Kugel nun einmal voll ist können die Elektronen nirgends mehr hin da die Kugel innen hohl ist.
Die Kugel hat ihre maximale Kapazität schon beim ersten mal erreicht, der Becher kann immer wieder ein Stücken weiter geladen.
Ok, die Kugel wird mit einem Mal voll sein, aber liegt es nur an der größeren Fläche des Bechers das dieser mehr Elektronen aufnimmt ? - Könnte man dann nicht rein Theoretisch auch eine größere Kugel statt eines Bechers nehmen? Hat es nichts mit der Form des Bechers zu tun? (unser Physiklehrer hat mit der kleinen beweglichen Kugel die Innenseite des Bechers berührt und die Kugel dann nach oben an der Innenseite entlang nach draußen gezogen)

Also das wäre meine Erklärung für den Fall, dass die Beobachtung wirklich vollständig ist und der Zeiger beim Becher nicht in Wirklichkeit langsam wieder abfällt...
Nein während wir den Versuch gemacht haben ist der Zeiger kein bisschen abgefallen.
Meine Beobachtung ist auch vollständig  :)
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Besserwisser
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« Antwort #4 am: 05. März 2008, 18:29:53 Uhr »

So ich hab jetzt die Antwort und ich will sie euch natürlich nicht verschweigen:

Zur Kugel:

Also die Kugel am Elektroskop lädt sich einmal auf. Daraufhin verteilen sich natürlich die Elektronen gleichmäßig an der Oberfläche der Kugel. ( Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab)
Da die Kugel dann soviele Elektronen aufgenommen hat das ein Gleichgewicht zwischen dem Netzgerät und Kugel entstanden ist, bewegen sich die Elektronen bei einer weiteren Berührung nicht mehr von der einen in die andere Kugel.

Zum Becher:

Da man den Becher an der Innnenseite mit der geladenen Kugel berührt und sich gleichnamige Ladungen abstoßen, versuchen die Elektronen sich sofort so weit voneinander zu entfernen wie möglich. Da die Elektronen nun mal am weitesten voneinander entfernt sind wenn sie an der Aussenseite des Bechers sitzen wandern sie nach aussen. Somit ist der Becher innen wieder neutral, also nicht geladen. Die Gesammte Ladung befindet sich Aussen. Wenn man nun die Innenseite des Bechers erneut mit der geladenen Kugel berührt, so wandern die Elektronen die neu dazu kommen sofort wieder auf die Aussenseite des Bechers. Daher kann zwischen geladener Kugel und Innenseite des Bechers erst nach unzähligen Berührungen ein Ladungsgleichgewicht entstehen, nähmlich dann, wenn auf der Aussenseite kein Platz mehr ist und die Elektronen in dem Becher Inneren bleiben müssen.
« Letzte Änderung: 06. März 2008, 13:22:42 Uhr von Besserwisser » Gespeichert
     
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« Antwort #5 am: 05. März 2008, 18:47:27 Uhr »

Danke für die Auflösung!

also ist der Becher eigendlich unspektakulär, eine größere Kugel mit einer größeren Oberfläche hätte den gleichen Effekt.
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« Antwort #6 am: 05. März 2008, 19:59:57 Uhr »

Danke für die Auflösung!

also ist der Becher eigendlich unspektakulär, eine größere Kugel mit einer größeren Oberfläche hätte den gleichen Effekt.
Nein!
Der Becher hat den Effekt das die Elektronen nach aussen bewegen. Daher bleibt die Innenseite NEUTRAL.
NUR da die Innenseite NEUTRAL ist, kann der Becher weiter Ladungen aufnehmen.
Da die Elektronen nach AUSSEN wandern, kann KEIN LADUNGSGLEICHGEWICHT zwischen Innenseite und beweglicher Kugel entstehen.

P.S.:
Ich weiß nicht genau wie es sich mit der größeren Kugel verhält. Aber ich denke das auch diese nach der ersten Berührung ein Ladungsgleichgewicht herstellt.
Nur kann man eine größere Kugel auch NUR AUSSEN (an der geladenen Seite) berühren, NICHT aber an einer NEUTRALEN Seite, da die Kugel ja komplett geladen wird und sich die Ladungen AUSSEN befinden. Auch bei weiteren Berührungen herrscht also LADUNGSGLEICHGEWICHT.
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Stromrechnung bekommen!?

« Antwort #7 am: 06. März 2008, 10:37:25 Uhr »

Hmm.. .der Becher müsste dann doppelwandig sein (wie diese Thermosbecher), oder!?
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« Antwort #8 am: 06. März 2008, 13:26:04 Uhr »

Hmm.. .der Becher müsste dann doppelwandig sein (wie diese Thermosbecher), oder!?
Darauf weiß ich im Moment noch keine Antwort, aber ich werde mich erkundigen.
Der Becher nennt sich Faraday-Becher falls das weiterhilft...

Edit:
eigentlich müsste er einwandig sein oder?
Die Ladungen sitzen ja aussen und innen ist er neutral. Warum sollte er doppelwandig sein?
Wenn er doppelwandig wäre könnten die Ladungen doch nicht nach aussen wandern!
« Letzte Änderung: 12. März 2008, 13:22:22 Uhr von Besserwisser » Gespeichert
     
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