Plattenkondensator < Elektrik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
Hallo!
ich habe folgenden Versuch + Ergebnis:
Aufbau: Plattenkondensator - linke Platte geerdet, rechte Platte an "+25 kV", beschichteter Ball hängt zwischen Platten.
Beobachtung: der ruhende Ball wird stets zu erst zu positiv geladenen Platte gezogen. Ist auch bei einem nicht-beschichteten Ball so, er benötigt jedoch rund 7,5 kV mehr Spannung benötigt, um in Bewegung zu geraten. Platten tauschen ändert nix, der Ball geht immer zur "+"-Platte.
Ich habe drei Erklärungen bekommen, dies sich jedoch widersprechen und ich weiß nicht genau, wie viel wahres jeweils dran ist.
A: Der Ball ist neutral geladen, genau wie die geerdete Platte, deshalb wird anfangs nur von der rechten (+) Platte angezogen.
B: Durch das elektrische Feld wird der Ball polarisiert (rechte Seite Minus-, linke Seite Pluspol), beide Platten ziehen ihn gleich stark an. Dass der Ball immer zu erst zur rechten Platte geht, hat andere Gründe (vielleicht Fehler im näherweise homogen Feld des Kondensators .
C: Ansatz wie B; da jedoch der Ball auf seiner linken und rechten Seite betragsmäßig gleich stark geladen ist, ist die Ladungsdifferenz zwischen geerdeter Platte und linker Ball-"+"-Seite kleiner als zwischen recht Ball-"-"-Seite und positiver Platte.
Kann mir jemand weiterhelfen?
|
|
| |
|
Hallo!
Mit der (nicht) vorhanden Ladung auf den Kondensatorplatten kann das wenig zu zum haben. Denn die liegen jeweils auf einem festen Potential und erzeugen ein homogenes Magnetfeld. Die Kugel merkt also nicht, wieviel Ladung auf welcher Platte ist.
Außerdem ist die geerdete platte nicht ungeladen, denn wegen der Influenz zieht die positive Platte auch negative Ladung in die andere Platte.
Jedenfalls schließt das Antwort A und C aus. Richtig ist Antwort B.
Im Prinzip ist es immer so, dass ungeladene Körper durch Influenz polarisiert werden, und dann dahin gezogen werden, wo das Feld größer ist. (Galileo auf Pro7 versucht allerdings auch immer krampfhaft, Antwort A bei sowas durchzudrücken)
Nebenbei: die beschichtete Kugel hat natürlich sehr viel mehr und sehr viel beweglichere Elektronen, daher ist der Influenzeffekt sehr viel stärker. Daher benötigt diese Kugel auch weniger Spannung, um sich zu bewegen.
Aber mich interessiert das jetzt auch irgendwie. Ich werde das evtl gleich mal simulieren.
|
|
|
| |
|
Hallo!
OK, ich hab mal ne Simulation erstellt, das Ergebnis zeigen die Bilder.
Der Aufbau besteht aus zwei Kondensatorplatten (schwarz), von denen die linke auf einem festen, positiven Potential liegt. Auch den Boden habe ich berücksichtigt, der liegt auf einem Potential von 0, ist also geerdet.
Auf den oberen Bildern ist die rechte Platte geerdet. Auf den unteren Bildern hat sie das der linken Platte entgegengesetzte Potential.
Auf den linken Bildern zeigt die Farbe einfach so das Potential, auf den rechnten habe ich ich es so gemacht, daß man sowas wie Äquipotentiallinien sehen kann.
Grundsätzlich zeigt sich, daß beim ersten Szenario das Feld nicht so homogen wie im zweiten Fall ist. Noch jenseits der gestrichelten Mittellinie erkennt man eine leichte Wölbung der Äquipotentiallinien. Erst kurk vor der geerdeten Platte sind die ÄP parallel.
Und das bedeutet: die Kugel wird , wenn sie halbwegs in der Mitte hängt, beim Einschalten der Spannung zur geladenen Platte wandern.
Im zweiten Szenario ist die Homogenität sehr viel besser, die ÄP sind innerhalb des Kondensators weitgehend parallel, und auch die Mittellinie ist (auch per Definition) eine Äquipotentiallinie.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 11:21 So 28.09.2014 | | Autor: | hippias |
Finde ich richtig gut.
|
|
|
| |
|
Hallo Event_Horizont,
erst einmal vielen Dank für Deine Mühe!
Also grob versteh ich es so, dass der Fehler in der Homogenität durch das Potenzial der Erde kommt. Also nur im Fall [mm] $\vert Pot_{\text{links}}- Pot_{\text{Erde}}\vert=\vert Pot_{\text{rechts}}-Pot_{\text{Erde}}\vert$ [/mm] verzerrt [mm] $Pot_{\text{Erde}}$ [/mm] das Feld nicht - richtig?
Leider verstehe ich die Äqui-Linien nicht so recht.. also die Feldstärke und damit auch das Potenzial sollten doch entlang für Ort x der direkten Verbindung der Platten gleich sein? (Wahrscheinlich Blödsinn für die Größe Pot(x).)
Oder beschreibt das Potential eher die Energie des Elektrons ? Dann müsste das Potenzial doch eigentlich linear abfallen, also die Farbe gleichmäßig in eine andere Farbe übergehen (1. Farbe: Energie minimal, 2. Farbe: Energie ist maximal). Oder hast Du schlichtweg bestimmte Energie-/Potenzialwerte ausgewählt und (willkürlich) gefärbt repräsentativ für die gesamte Verteilung und die Farbähnlichkeit/-nichtähnlichkeit bildet nicht die Differenz der Energiewerte zweier benachbarter Orte ab?
|
|
|
| |
|
Hallo!
Wenn du dir die Bilder links anguckst, siehst du erstmal die Farbskala. Sie ist rot lila blau cyan grün gelb rot. Sprich, das geht im Kreis.
Nun haben alle Punkte mit der gleichen Farbe das gleiche Potential. (Naja, abgesehen davon, dass es rot zwei mal gibt.
Allerdings ist der Kontrast etwas schlecht, es gibt z.b. ne riesige blaue Fläche, und man erkennt die Farbnuancen nicht, die dir zeigen würden, wie sich das Feld langsam ändert. Deshalb habe ich rechts quasi nur den Nachkommateil des potentials geplottet, daher bekommst du solche immer wiederkehrende Farben. Das bedeutet jetzt, dass in einem zusammenhängenden grünen Bereich das Potential weitgehend gleich ist, aber nicht, dass alle grüne Flächen das gleiche potential haben.
Nochmal zum Potential:
Das elektrische Feld ist die Ableitung des Potentials. Im idealen Kondensator sind beide Platten auf unterschiedlichem Potential, und es ändert sich zwischen ihnen linear. Die Ableitung, also das E-Feld ist daher konstant.
Das E-Feld steht senkrecht auf den ÄP, du kannst also in mein Bild Feldlinien zeichnen. Bei krummen ÄP liegen sie innen dichter als außen, weshalb die Kraft auf eine Ladung innerhalb größer als außerhalb ist. Das zusammen mit der influenz sorgt dafür, dass ein insgesamt neutraler Körper in den Innenbereich gezogen wird.
Übrigens, die Erde allein ist nicht schuld. Es ist einfach so, dass beide platten eine unterschiedliche Ladung haben, und das macht ein unsymmetrisches Feld. Vergleich doch mal das Feld zweier Punktladungen mit unterschiedlichem Vorzeichen, einmal mit betragsmäßig gleicher und einmal mit ungleicher Ladung. Der letzte Fall ist nicht (so) symmetrisch wie der erste.
|
|
|
|
