PhysikSkript
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{+Zusammengefasst:+}
* Durch Influenz kann man bewirken, dass ein neutraler Körper zum Dipol wird. Man spricht von induzierten Dipolen.
>><<
'''Nur negative Ladungsträger sind beweglich!'''
'''Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht ihr Vorzeichen.'''
>>frame font-weight=bold<<
{+Zusammengefasst:+}
* Elektrisch neutrale Körper beinhalten positive und negative Ladungen in gleichen Mengen.
* Positive und negative Ladungen vernichten sich nicht, wenn sie zusammenfließen, sondern heben sich nur in ihrer Wirkung auf.
>><<
%frame center%'''Merke:'' Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
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'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
>><<'''Exp.:''' Auf einem Tisch liegende Grieskörner werden sowohl von einer negativ geladenen, als auch von einer positiv geladenen Folie angezogen.
'''Erklärung:''' Durch die Influenz verrücken die in den Grieskörnern fest sitzenden Ladungen etwas, wodurch kleine Dipole entstehen.
Ein Teilchen heißt Dipol, wenn es zwar insgesamt neutral geladen ist, die Ladungen in ihm aber so verteilt sind, dass es zwei Pole besitzt.
Wassermoleküle bestehen aus zwei H-Atomen (Wasserstoff) und einem O-Atom (Sauerstoff). Weil das O-Atom die Elektronen des Moleküls stärker an sich bindet, ist das Molekül bei den H-Atomen positiv und beim O-Atom negativ geladen. Das Wasserstoffmolekül bildet einen sogenannten Dipol: [[<<]]
Ein Teilchen heißt Dipol, wenn es zwar insgesamt neutral geladen ist, die Ladungen in ihm aber so verteilt sind, dass es zwei Pole besitzt. \\
Wie in der Abbildung dargestellt, drehen sich die Moleküle im Wasser so, dass immer die entgegengesetzte Ladung der Folie näher ist. Somit wird der dünne Wasserstrahl in beiden Fällen angezogen.
'''Exp.:''' Ein Wasserstrahl wird sowohl von einer positiv geladenen, wie von einer negativ geladenen Folie abgelenkt- und zwar zur Folie hin.
[[<<]] Tipp zum "Selberbauen": Die Maschine würde auch ohne eine Startladung funktionieren, jedoch braucht man dafür etwas mehr Zeit. Wenn man sich nicht so sehr auf die Folter spannen will, gibt man einfach einem Becher eine geringe Startladung...
[[<<]]Auf einem ähnlichen Prinzip beruhend z.B der Bandgenerator [[<<]][[<<]][[<<]]
[[<<]]
%width=520px% Attach:10_Kelvinmaschine_Photo.jpg
%width=200px% Attach:10_Kelvinmaschine_Photo.jpg
%width=300px% Attach:10_Kelvinmaschine.jpg
Auch interessant: %blue% [[Attach:10_Kelvinmaschine.mp4| VIDEO ZUR KELVIN-MASCHINE]]
%blue% Weiterer Text... ;)
Das Strommessgerät zeigt nur dann einen Ladungsfluss an, wenn die Platte auf der Seite des Strommessgerätes positiv geladen ist. Das heisst, negative Ladungen treten aus dem Glühdrat aus und werden zur "+"-Platte hin beschleunigt. Lädt man die rechte Platte negativ auf, so zeigt das Messgerät keinen Ladungsfluss an. Es treten demnach keine positiven Ladungsträger aus.
>>frame<<=> Nur negativesind beweglich!
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Beim Elektronengasmodell sind wir wie selbstverständlich davon ausgegangen, dass negative Ladungen in metallischen Leitern beweglich sind, während die positiven Ladungen an festen Positionen sitzen. Doch geht es nicht auch umgekehrt? Weshalb sollen ausgerechnet die negativen Ladungen beweglich sein?\\
Um dies festzustellen planen wir ein Experiment!
[[<<]]
{+Experiment+}\\
Erhitzt man einen Glühdraht immer weiter, so bewegen sich die Atome, aus denen er besteht, immer schneller. Ab einer gewissen Temperatur bewegen sie sich so schnell, dass sie ihre festen Positionen im Drah verlassen und abdampfen: Der Draht vergast.\\
Bevor dies passiert müssten die frei beweglichen Ladungsträger den Draht verlassen - sie müssten fortlaufend von den sich bewegenden Atomen gestoßen werden, bis zumindest einige von ihnen aus dem Draht geschleudert werden.
[[<<]]
Weil die beweglichen Ladungen zuerst aus dem Draht geschleudert werden müssten, können wir mit dem folgenden Experiment prüfen, ob sie negativ oder positiv geladen sind:
Kondensatoren sind Speicher für Ladungen. Sie bestehen aus zwei voneinander isoloierten, gegenüberstehenden Platten. Die Platten werden geladen, indem man sie an den Minus- bzw. Pluspol einer Stromquelle anschließt:
%width=250px% Attach:7_Kondensator.png
Die Ladungen können aus dem Metall nicht austreten - sie werden auf den Platten gespeichert.
Annahmen :
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
--> Die positiven Ladungen liegen fest, die negativen Ladungen sind frei beweglich. Die negativen Ladungsträger nennt man Elektronen.
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen und der metallische Körper ist positiv geladen.
Wird das Elektroskop dabei positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall. Wird das Elektroskop negativ geladen, bekommt es zusätzliche negative Elektronen aufgeschaufelt. Diesmal befinden sich mehr negative Ladungen auf dem Elektroskop. \\
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.
Egal ob das Elektroskop dabei positiv oder negativ geladen wurde - in beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
'''Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht ihr Vorzeichen.'''
Nachdem die Platten miteinander kurz in Berührung gebracht werden, geht der Ausschlag zurrück.
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre Wirkungen
In diesem Fall müsste manauch wieder trennen können. ==> Z.B. durch Reibung mit einem anderen Stoff (Reibungselektrizität)
# %green% [[#Elektroskop | Die Funktionsweise des Elektroskop]]
!![[#Elektroskop]]{+3.: Die Funktionsweise des Elektroskop+}
Ein Elektroskop besteht aus einer Elektroskopplatte, einem Elektroskopstab und einem Zeiger, die leitend miteinander verbunden sind. Durch Kunststoff isoliert man sie so, dass ladungen nicht von diesen Bauteilen abfließen können. [[<<]]
{+Experiment und Beobachtung+}: \\
Wir legen eine geladene Folie auf ein Elektroskop und beobachten, dass der Zeiger des Elektroskops ausschlägt.
%width=200px% Attach:3_geladenes_Elektroskop.jpg
{+Erklärung:+}
Die Ladungen gehen von der geladenen Folie auf das Elektroskop über und verteilen sich auf Platte, Stab und Zeiger.
Wird das Elektroskop dabei positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall. Wird das Elektroskop negativ geladen, bekommt es zusätzliche negative Elektronen aufgeschaufelt. Diesmal befinden sich mehr negative Ladungen auf dem Elektroskop. \\
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.# %green% [[#Neutralisation | Neutralisation von Ladungen]]
# %green% [[#Elektronengasmodell | Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter]]
Jeder Schüler zieht Gefrierbeutelstreifen auseinander, welche aneinander gehalten werden
{+Beobachtung und Vermutungen+}:
=> Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
Es werden 2 Strohhalme werden zusammengedrückt aufgeladen, sie haben also beide die gleiche Ladung
=> Gleichnamig geladene Strohhalme stoßen sich ab, deshalb wird die Hypothese 1.2 verworfen!
Ein Elektroskop besteht aus einer Elektroskopplatte, einem Elektroskopstab und einem Zeiger, die leitend miteinander verbunden sind. Durch Kunststoff isoliert man sie so, dass ladungen nicht von diesen Bauteilen abfließen können. [[<<]]
{+Experiment und Beobachtung+}: \\
Wir legen eine geladene Folie auf ein Elektroskop und beobachten, dass der Zeiger des Elektroskops ausschlägt.
!![[#Neutralisation]]{+5.: Neutralisation von Ladungen+}
Ein Gefrierbeutelstreifen wird getrennt und die beiden Streifenhälften werden auf die Platten unterschiedlicher Elektroskope gelegt. => Diese schlagen aus...
Attach:positivesundnegativesElektroskop.jpg
Nachdem die Platten miteinander kurz in Berührung gebracht werden, geht der Ausschlag zurrück.
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre Wirkungen
In diesem Fall müsste man sie auch wieder trennen können. ==> Z.B. durch Reibung mit einem anderen Stoff (Reibungselektrizität)
!![[#Elektronengasmodell]]{+6.: Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
Annahmen :
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
--> Die positiven Ladungen liegen fest, die negativen Ladungen sind frei beweglich. Die negativen Ladungsträger nennt man Elektronen.
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen und der metallische Körper ist positiv geladen.
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Ladungen und deren Eigenschaften
PhysikSkript.Kapitel11 History
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# %green% [[#LadungenUndKräfte | Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte]]
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# %green% [[#LadungenUndKraefte | Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte]]
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!![[#LadungenUndKräfte]]{+Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte+}
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!![[#LadungenUndKraefte]]{+Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte+}
August 03, 2013, at 06:07 PM
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!![[#LadungenUndKräfte]]{+1.: Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte+}
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!![[#LadungenUndKräfte]]{+Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte+}
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!![[#GleichnamigeLadungen]]{+2.: Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!+}
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!![[#GleichnamigeLadungen]]{+Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!+}
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!![[#Elektroskop]]{+3.: Die Funktionsweise des Elektroskop+}
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!![[#Elektroskop]]{+Die Funktionsweise des Elektroskop+}
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!![[#Neutralisation]]{+5.: Neutralisation von Ladungen+}
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!![[#Neutralisation]]{+Neutralisation von Ladungen+}
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!![[#LadungenInNeutralenKoerpern]] Ladungen in neutral geladenen Körpern?
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!![[#LadungenInNeutralenKoerpern]] {+Ladungen in neutral geladenen Körpern?+}
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!![[#Elektronengasmodell]]{+6.: Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
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!![[#Elektronengasmodell]]{+Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
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!![[#LeiterUndNichtleiter]]{+4.: Leiter und Nichtleiter+}
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!![[#LeiterUndNichtleiter]]{+Leiter und Nichtleiter+}
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!![[#KondensatorSpeicher]]{+7. Kondensatoren als Ladungsspeicher +}
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!![[#KondensatorSpeicher]]{+ Kondensatoren als Ladungsspeicher +}
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!![[#BeweglichkeitLadungen]]{+8.: Freie Beweglichkeit negativer Ladungen+}
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!![[#BeweglichkeitLadungen]]{+Freie Beweglichkeit negativer Ladungen+}
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!![[#Influenz]]{+9.: Influenz+}
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!![[#Influenz]]{+Influenz+}
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!![[#Kelvinmaschine]]{+10.: Die Influenzmaschine nach Kelvin+}
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!![[#Kelvinmaschine]]{+Die Influenzmaschine nach Kelvin+}
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!![[#Dipole]]{+11.: Dipole+}
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!![[#Dipole]]{+Dipole+}
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!![[#InduzierteDipole]]{+12.: Induzierte Dipole+}
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!![[#InduzierteDipole]]{+Induzierte Dipole+}
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{+Zusammengefasst:+}
* Neutral geladene Körper oder Teilchen, die aufgrund einer ungleichen Ladungsverteilung eine positiv geladene und eine negativ geladene Seite aufweisen, nennt man Dipol.
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{+Zusammengefasst:+}
* Neutral geladene Körper oder Teilchen, die aufgrund einer ungleichen Ladungsverteilung eine positiv geladene und eine negativ geladene Seite aufweisen, nennt man Dipol.
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{+Zusammengefasst:+}
* Durch Influenz kann man bewirken, dass ein neutraler Körper zum Dipol wird. Man spricht von induzierten Dipolen.
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{+Zusammengefasst:+}
* Unsere Experimentellen Beobachtungen lassen sich mit dem Elektronengasmodell beschreiben.
* In diesem Modell sitzen die positiven Ladungen fest. Nur die negativen Ladungen können sich bewegen.
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{+Zusammengefasst:+}
* Unsere Experimentellen Beobachtungen lassen sich mit dem Elektronengasmodell beschreiben.
* In diesem Modell sitzen die positiven Ladungen fest. Nur die negativen Ladungen können sich bewegen.
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Added lines 170-176:
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{+Zusammengefasst:+}
* Stoffe leiten den Strom unterschiedlich gut.
* Stoffe, die den Strom gut leiten, nennen wir Leiter
* Stoffe, die den Strom nicht leiten, nennen wir Isolatoren.
>><<
{+Zusammengefasst:+}
* Stoffe leiten den Strom unterschiedlich gut.
* Stoffe, die den Strom gut leiten, nennen wir Leiter
* Stoffe, die den Strom nicht leiten, nennen wir Isolatoren.
>><<
Added lines 188-192:
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{+Zusammengefasst:+}
* Mit Kondensatoren können elektrische Ladungen gespeichert werden.
>><<
{+Zusammengefasst:+}
* Mit Kondensatoren können elektrische Ladungen gespeichert werden.
>><<
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{+Zusammengefasst:+}
* In Metallen sind nur die negativen Ladungsträger beweglich. Die positiven sitzen fest.
>><<
{+Zusammengefasst:+}
* In Metallen sind nur die negativen Ladungsträger beweglich. Die positiven sitzen fest.
>><<
Added lines 237-242:
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{+Zusammengefasst:+}
* Ein geladener Körper bewirkt Kräfte auf die Ladungen eines neutral geladenen Körpers in der Nähe.
* Sind die Ladungen im neutralen Körper beweglich, werden sie dadurch getrennt. Man spricht von Influenz.
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{+Zusammengefasst:+}
* Ein geladener Körper bewirkt Kräfte auf die Ladungen eines neutral geladenen Körpers in der Nähe.
* Sind die Ladungen im neutralen Körper beweglich, werden sie dadurch getrennt. Man spricht von Influenz.
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Added lines 271-274:
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{+Zusammengefasst:+}
* Mit einer Kelvinmaschine können Ladungen durch Influenz voneinander getrennt werden.
>><<
{+Zusammengefasst:+}
* Mit einer Kelvinmaschine können Ladungen durch Influenz voneinander getrennt werden.
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=> Welche der beiden Hypothesen ist richtig?
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=> Welche der beiden Hypothesen richtig ist, untersuchen wir im nächsten Abschnitt.
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{+Zusammengefasst:+}
* Es gibt zwei verschiedene "Arten" elektrischer Ladungen
* Die einen Ladungen nennen wir positiv, kurz "+". Die anderen nennen wir negativ, kurz "-"
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{+Zusammengefasst:+}
* Es gibt zwei verschiedene "Arten" elektrischer Ladungen
* Die einen Ladungen nennen wir positiv, kurz "+". Die anderen nennen wir negativ, kurz "-"
>><<
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{+Erkenntnis:+}
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{+Zusammengefasst:+}
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{+Zusammengefasst:+}
* Durch ein Elektroskop kann man nachweisen, ob ein Körper elektrisch geladen ist.
* Man kann nicht feststellen, welche Art der Ladung (positiv oder negativ) vorliegt.
>><<
{+Zusammengefasst:+}
* Durch ein Elektroskop kann man nachweisen, ob ein Körper elektrisch geladen ist.
* Man kann nicht feststellen, welche Art der Ladung (positiv oder negativ) vorliegt.
>><<
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Doch - vernichten sich die Ladungen dabei auch, wenn sie zusammenfließen?
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Doch - vernichten sich die Ladungen dabei auch, wenn sie zusammenfließen? - Dieser Frage gehen wir im nächsten Abschnitt nach.
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{+Zusammengefasst:+}
* Bringt man zwei gleich große positive und negative Ladungen zusammen, neutralisieren sich ihre Wirkungen.
>><<
>>frame font-weight=bold<<
{+Zusammengefasst:+}
* Bringt man zwei gleich große positive und negative Ladungen zusammen, neutralisieren sich ihre Wirkungen.
>><<
Added lines 119-124:
>>frame font-weight=bold<<
{+Zusammengefasst:+}
* Elektrisch neutrale Körper beinhalten positive und negative Ladungen in gleichen Mengen.
* Positive und negative Ladungen vernichten sich nicht, wenn sie zusammenfließen, sondern heben sich nur in ihrer Wirkung auf.
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{+Erkenntnis:+}\\
{+Erkenntnis:+}
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{+Erkenntnis:+}
{+Erkenntnis:+}
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{+'''Erkenntnis:'''+} \\
'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
{+
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{+Erkenntnis:+} \\
* Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab
* Ungleichnamige Ladungen ziehen sich an
{+Erkenntnis:+} \\
* Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab
* Ungleichnamige Ladungen ziehen sich an
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{+'''Erkenntnis:'''+}
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{+'''Erkenntnis:'''+} \\
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{+'''Erkenntnis:'''+}
'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
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{+'''Erkenntnis:'''+}
'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
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%frame center%'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
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%frame center%'''''Merke:'' Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
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%frame center%'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
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{+Experiment+}:
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{+Experiment+}: \\
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{+Beobachtung+} \\
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{+Schlussfolgerung+}:
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{+Schlussfolgerung+}: \\
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'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
>><<
'''Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!'''
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{+Erklärung:+} \\
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{+Experiment+}:
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{+Experiment+}: \\
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{+Schlussfolgerung:+} Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
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{+Schlussfolgerung:+} \\
Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
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* 1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an\\
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* 1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an
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'''Erklärung
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Bei Wassermolekülen ist der dipolare Charakter - also die oben angesprochene Ladungsverteilung innerhalb des Moleküls - naturgegeben. Dipole lassen sich aber auch von außen induzieren:
[[<<]]
{+Experiment:+}
Eine neutrale Aluminiumkugel wird an einem Zwirnfaden aufgehängt. Nähert man eine geladene Folie dieser Kugel an, ohne sie zu berühren, so wird die Kugel in Richtung der Folie gezogen.
[[<<]]
{+Erklärung:+}
Angenommen, die Folie ist positiv geladen. Dann werden die in der insgesamt neutralen Aluminiumkugel enthaltenen negativen Ladungen zur Folie hin gezogen. Die eine Hälfte der Kugel bekommt dadurch einen Elektronenüberschuss, die andere einen Elektronenmangel. Die Kugel selbst wird somit zu Dipol - denn sie hat jetzt eine positiv und eine negativ geladene Hälfte. \\
Da die negativ geladene Hälfte näher an der positiv geladenen Folie ist, als die positiv geladene Hälfte, wird die Kugel angezogen.
[[<<]]
{+Experiment:+} Auf einem Tisch liegende Grieskörner werden sowohl von einer negativ geladenen, als auch von einer positiv geladenen Folie angezogen. \\
{+Erklärung:+} Durch die Influenz verrücken die in den Grieskörnern fest sitzenden Ladungen etwas, wodurch kleine Dipole entstehen.
[[<<]]
{+Experiment:+}
Eine neutrale Aluminiumkugel wird an einem Zwirnfaden aufgehängt. Nähert man eine geladene Folie dieser Kugel an, ohne sie zu berühren, so wird die Kugel in Richtung der Folie gezogen.
[[<<]]
{+Erklärung:+}
Angenommen, die Folie ist positiv geladen. Dann werden die in der insgesamt neutralen Aluminiumkugel enthaltenen negativen Ladungen zur Folie hin gezogen. Die eine Hälfte der Kugel bekommt dadurch einen Elektronenüberschuss, die andere einen Elektronenmangel. Die Kugel selbst wird somit zu Dipol - denn sie hat jetzt eine positiv und eine negativ geladene Hälfte. \\
Da die negativ geladene Hälfte näher an der positiv geladenen Folie ist, als die positiv geladene Hälfte, wird die Kugel angezogen.
[[<<]]
{+Experiment:+} Auf einem Tisch liegende Grieskörner werden sowohl von einer negativ geladenen, als auch von einer positiv geladenen Folie angezogen. \\
{+Erklärung:+} Durch die Influenz verrücken die in den Grieskörnern fest sitzenden Ladungen etwas, wodurch kleine Dipole entstehen.
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Wassermoleküle bestehen aus zwei H-Atomen (Wasserstoff) und einem O-Atom (Sauerstoff). Weil das O-Atom die Elektronen des Moleküls stärker an sich bindet, ist das Molekül bei den H-Atomen positiv und beim O-Atom negativ geladen. Das Wasserstoffmolekül bildet einen sogenannten Dipol: [[<<]]
Ein Teilchen heißt Dipol, wenn es zwar insgesamt neutral geladen ist, die Ladungen in ihm aber so verteilt sind, dass es zwei Pole besitzt. \\
Wie in der Abbildung dargestellt, drehen sich die Moleküle im Wasser so, dass immer die entgegengesetzte Ladung der Folie näher ist. Somit wird der dünne Wasserstrahl in beiden Fällen angezogen.
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{+Experiment:+} Wir halten eine negativ geladene Folie in die Nähe eines dünnen Wasserstrahls und beobachten, dass der Strahl offensichtlich von der Folie angezogen wird. Heißt das, dass Wasser prinzipiell positiv geladen ist? \\
Zur Kontrolle halten wir jetzt eine positiv geladene Folie in die Nähe des Strahls. Wäre Wasser immer positiv geladen, müssten sich Folie und Strahl jetzt abstoßen. Überraschenderweise beobachten wir aber, dass auch die positiv geladene Fole den Wasserstrahl anzieht. Wie lässt sich das erklären?
Zur Kontrolle halten wir jetzt eine positiv geladene Folie in die Nähe des Strahls. Wäre Wasser immer positiv geladen, müssten sich Folie und Strahl jetzt abstoßen. Überraschenderweise beobachten wir aber, dass auch die positiv geladene Fole den Wasserstrahl anzieht. Wie lässt sich das erklären?
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# %blue% [[#KondensatorSpeicher | Kondensatoren als Ladungsspeicher]]
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# %green% [[#KondensatorSpeicher | Kondensatoren als Ladungsspeicher]]
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Tipp zum "Selberbauen": Die Maschine würde auch ohne eine Startladung funktionieren, jedoch braucht man dafür etwas mehr Zeit. Wenn man sich nicht so sehr auf die Folter spannen will, gibt man einfach einem Becher eine geringe Startladung...
Changed lines 212-221 from:
[[<<]]Auf einem ähnlichen Prinzip beruhend
[[<<]]
%width=520px% Attach:10_Kelvinmaschine_Photo.jpg
to:
%width=200px% Attach:10_Kelvinmaschine_Photo.jpg
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Mit der Kelvin'schen Influenzmaschine lassen sich positive und negative Ladungen ohne äußeres Zutun trennen. Sie funktioniert auf der Basis von Wassertropfen, die durch Metallhülsen hindurchtropfen:
to:
Mit der Kelvin'schen Influenzmaschine lassen sich positive und negative Ladungen ohne äußeres Zutun trennen. Sie funktioniert auf der Basis von Wassertropfen, die durch Metallröhren hindurchtropfen:
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Die Hülsen und die Tropfen laden sich nach einiger Zeit so stark auf entgegengesetzt auf, dass die Wassertropfen zerbersten und wegen der elektrostatischen Anziehungskräfte deutlich sichtbar ihre Flugbahn ändern. Das folgende Video zeigt den eindrucksvollen Effekt. Statt einer Metallhülse wurde hier ein gebogener Draht verwendet. (Kelvinmaschine aufgebaut von Jendrik Seip)
to:
Die Hülsen und die Tropfen laden sich nach einiger Zeit so stark auf entgegengesetzt auf, dass die Wassertropfen zerbersten und wegen der elektrostatischen Anziehungskräfte deutlich sichtbar ihre Flugbahn ändern. So kann man zuerst zusehen, wie die Tröpfchen so sehr abgelenkt werden, dass sie garnicht mehr unten im Metallbecher ankommen und dann etwas später sogar noch beobachten, dass sie wieder "nach oben" fliegen weil die Feldstärke eine größere Kraft auf sie auswirkt als die Gravitation. Das folgende Video zeigt den eindrucksvollen Effekt. Statt einer Metallröhre wurde hier ein gebogener Draht verwendet. (Kelvinmaschine aufgebaut von Jendrik Seip)
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{+Wie funktioniert die Kelvin-Maschine?+}
Durch Zufall befinden sich mehr Wassertröpfchen mit negativ Ladung
im rechten Wasserhahn. Diese Ladungen werden an das Röhrchen abgegeben.
[[<<]]--> Und zwar aus folgendem Grund: Wenn der Strahl in dem Röhrchen zu Tropfen zerreißt, müssen sich auch die zufälligen Ladungen aufteilen. Dabei kann es eindass ein Elektronen ins Röhrchen übergeht.
[[<<]]Dadurch läd sich diese negativ auf und da sie mit dem linken unteren Becher verbunden ist, werden die Ladungen auf diese beiden gleich verteilt.[[<<]] Wenn nun rechts oben das Röhrchen negativ geladen ist, dann gibt es einen INFLUENZEFFEKT und es werden Elektronen noch aus dem Wasserstrahl zurück in die Leitung getrieben. Dadurch fallen vermehrt positive Ladungen als Tropfen aus dem Hahn und diese landen dann auch in dem rechten unteren Becher.
[[<<]]Dieser läd sich also gleichfalls positiv auf. Genauso, wie das (durch das Kabel verbundene) obere linke Röhrchen. Auf der anderen Seite der Konstruktion, auf der linken Seite passiert also alles gleichzeitigwie rechts nur genau "umgekehrt". [[<<]]
Dies ist ein SELBSTVERSTÄRKENDER Effekt, der durch die Ladungstrennung unglaublich hohe Spannungen erzeugen kann.
[[<<]] So kann man, nach etwas Zeit zuerst zusehen, wie die Tröpfchen so sehr abgelenkt werden, dass sie garnicht mehr unten ankommen und dann etwas später sogar noch beobachten, dass sie wieder "nach oben" fliegen weil die Feldstärke eine größere Kraft auf sie auswirkt als die Gravitation.
im rechten Wasserhahn. Diese Ladungen werden an das Röhrchen abgegeben
[[<<]]--> Und zwar aus folgendem Grund: Wenn der Strahl in dem Röhrchen zu Tropfen zerreißt, müssen sich auch die zufälligen Ladungen aufteilen. Dabei kann es ein
[[<<]]Dadurch läd sich diese negativ auf und da sie mit dem linken unteren Becher verbunden ist
[[<<]]Dieser läd sich also gleichfalls positiv auf. Genauso, wie das (durch das Kabel verbundene) obere linke Röhrchen. Auf der anderen Seite der Konstruktion, auf der linken Seite passiert also alles gleichzeitig
Dies ist ein SELBSTVERSTÄRKENDER Effekt,
[[<<]] So kann man, nach etwas Zeit zuerst zusehen, wie die Tröpfchen so sehr abgelenkt
to:
{+Wie funktioniert die Kelvin-Maschine?+} \\
Im Idealfall gibt der Wasserhahn einen dünnen Wasserfaden ab, der in den Metallröhre in einzelne Tropfen abreißt.
Durch Zufall befindet sich in einen Wassertropfen des linken Wasserhahns geringfügig mehr negative Ladungen als positive. Das kann folgende Ursache haben: Wenn der Tropfen vom Wasserfaden abreißt, kann es ein, dass zufällig einige Elektron zu viel mit abreißen, welches dem Wasserfaden dann fehlt.
[[<<]]
Fällt der Tropfen in den linken Metallbecher, so läd sich dieser negativ auf. Da er mit der rechten oberen Metallröhre verbunden ist, werden die Ladungen auf beide Körper gleich verteilt.[[<<]]
Wenn nun rechts oben das Röhrchen negativ geladen ist, dann gibt es einen INFLUENZEFFEKT: Jetzt werden, wegen der elektromagnetischen Abstoßung, im rechten Wasserfaden Elektronen noch aus dem Wasserfaden zurück in die Leitung getrieben. Dadurch fallen rechts vermehrt Tröpfchen mit positiver Ladung aus dem Hahn und diese landen dann in dem rechten unteren Becher.[[<<]]
Dieser läd sich also gleichfalls positiv auf. Genauso, wie das (durch das Kabel verbundene) obere linke Röhrchen. Auf der anderen Seite der Konstruktion, auf der linken Seite passiert also alles gleichzeitig wie rechts nur genau "umgekehrt": Wegen der positiven Ladung des Metallrohrs werden hier Elektronen aus den Wasserhahn in den Strahl gezogen. Die abreißenden Tropfen sind dann allesamt negativ geladen und verstärken die negative Ladung des linken unteren Metallbechers. [[<<]]
Dies ist ein fortlaufend SELBSTVERSTÄRKENDER Effekt, der durch die Ladungstrennung unglaublich stark aufgeladene Metallbecher und - röhren erzeugen kann. [[<<]]
Im Idealfall gibt der Wasserhahn einen dünnen Wasserfaden ab, der in den Metallröhre in einzelne Tropfen abreißt.
Durch Zufall befindet sich in einen Wassertropfen des linken Wasserhahns geringfügig mehr negative Ladungen als positive. Das kann folgende Ursache haben: Wenn der Tropfen vom Wasserfaden abreißt, kann es ein, dass zufällig einige Elektron zu viel mit abreißen, welches dem Wasserfaden dann fehlt.
[[<<]]
Fällt der Tropfen in den linken Metallbecher, so läd sich dieser negativ auf. Da er mit der rechten oberen Metallröhre verbunden ist, werden die Ladungen auf beide Körper gleich verteilt.[[<<]]
Wenn nun rechts oben das Röhrchen negativ geladen ist, dann gibt es einen INFLUENZEFFEKT: Jetzt werden, wegen der elektromagnetischen Abstoßung, im rechten Wasserfaden Elektronen noch aus dem Wasserfaden zurück in die Leitung getrieben. Dadurch fallen rechts vermehrt Tröpfchen mit positiver Ladung aus dem Hahn und diese landen dann in dem rechten unteren Becher.[[<<]]
Dieser läd sich also gleichfalls positiv auf. Genauso, wie das (durch das Kabel verbundene) obere linke Röhrchen. Auf der anderen Seite der Konstruktion, auf der linken Seite passiert also alles gleichzeitig wie rechts nur genau "umgekehrt": Wegen der positiven Ladung des Metallrohrs werden hier Elektronen aus den Wasserhahn in den Strahl gezogen. Die abreißenden Tropfen sind dann allesamt negativ geladen und verstärken die negative Ladung des linken unteren Metallbechers. [[<<]]
Dies ist ein fortlaufend SELBSTVERSTÄRKENDER Effekt, der durch die Ladungstrennung unglaublich stark aufgeladene Metallbecher und - röhren erzeugen kann. [[<<]]
Changed lines 189-192 from:
to:
Mit der Kelvin'schen Influenzmaschine lassen sich positive und negative Ladungen ohne äußeres Zutun trennen. Sie funktioniert auf der Basis von Wassertropfen, die durch Metallhülsen hindurchtropfen:
%width=300px% Attach:10_Kelvinmaschine.jpg
Die Hülsen und die Tropfen laden sich nach einiger Zeit so stark auf entgegengesetzt auf, dass die Wassertropfen zerbersten und wegen der elektrostatischen Anziehungskräfte deutlich sichtbar ihre Flugbahn ändern. Das folgende Video zeigt den eindrucksvollen Effekt. Statt einer Metallhülse wurde hier ein gebogener Draht verwendet. (Kelvinmaschine aufgebaut von Jendrik Seip)
%blue% [[Attach:10_Kelvinmaschine.mp4| VIDEO ZUR KELVIN-MASCHINE]]
{+Wie funktioniert die Kelvin-Maschine?+}
%width=300px% Attach:10_Kelvinmaschine.jpg
Die Hülsen und die Tropfen laden sich nach einiger Zeit so stark auf entgegengesetzt auf, dass die Wassertropfen zerbersten und wegen der elektrostatischen Anziehungskräfte deutlich sichtbar ihre Flugbahn ändern. Das folgende Video zeigt den eindrucksvollen Effekt. Statt einer Metallhülse wurde hier ein gebogener Draht verwendet. (Kelvinmaschine aufgebaut von Jendrik Seip)
%blue% [[Attach:10_Kelvinmaschine.mp4| VIDEO ZUR KELVIN-MASCHINE]]
{+Wie funktioniert die Kelvin-Maschine?+}
Changed line 211 from:
to:
Changed lines 182-186 from:
Das Elektroskop schlägt aus. Der Ausschlag geht zurück, wenn die Folie wieder entfernt wird.
'''=> Die negativen Ladungen werden nach oben!'''
'''=> Beweis, dass neutrale Körper sowohl aus negativen als auch aus positiven Ladungen bestehen, deren Wirkungen sich neutralisieren!'''
'''=> Die negativen Ladungen werden nach oben
'''=> Beweis, dass neutrale Körper sowohl aus negativen als auch aus positiven Ladungen bestehen, deren Wirkungen sich neutralisieren!
to:
Das Elektroskop ist anfangs neutral geladen. Nehmen wir an, die sich annähernde Folie wäre positiv geladen. Dann werden wegen der elektrostatischen Anziehungskräfte viele der negativen Ladungen des Elektroskops nach oben auf die Platte gezogen. Dadurch fehlen sie jedoch im unteren Bereich des Elektroskops. Dort sind negative und positive Ladungen dann nicht mehr im Gleichgewicht, die positiven Ladungen überwiegen. Also stoßen sich Elektroskopstab - und zeiger aufgrund der gleichnamigen Ladung ab und man beobachtet den Ausschlag.
[[<<]]
Im Elektroskop werden also alleine durch die Anwesenheit der Folie positive und negative Ladungen getrennt. Diese Form der Ladungstrennung kommt besonders häufig vor. Man spricht daher von der Ladungstrennung durch '''Influenz'''.
[[<<]]
Im Elektroskop werden also alleine durch die Anwesenheit der Folie positive und negative Ladungen getrennt. Diese Form der Ladungstrennung kommt besonders häufig vor. Man spricht daher von der Ladungstrennung durch '''Influenz'''.
Changed lines 174-176 from:
Experiment: Eine geladene Folie wird einem neutral geladenem elektroskop angenähert, ohne es zu berühren.
Attach
Attach
to:
{+Experiment:+} \\
Eine geladene Folie wird der Platte eines neutral geladenen Elektroskops angenähert, ohne es zu berühren. \\
{+Beobachtung:+}\\
Überraschenderweise schlägt das Elektroskop aus, '''ohne''' dass die Folie es berührt und somit ohne, dass Ladungen auf das Elektroskop überspringen konnten. Entfernt man die Folie wieder, geht der Ausschlag wieder zurück. Wie lässt sich das erklären?
{+Erklärung:+}
%width:350px% Attach:9_Influenz.jpg
Eine geladene Folie wird der Platte eines neutral geladenen Elektroskops angenähert, ohne es zu berühren. \\
{+Beobachtung:+}\\
Überraschenderweise schlägt das Elektroskop aus, '''ohne''' dass die Folie es berührt und somit ohne, dass Ladungen auf das Elektroskop überspringen konnten. Entfernt man die Folie wieder, geht der Ausschlag wieder zurück. Wie lässt sich das erklären?
{+Erklärung:+}
%width:350px% Attach:9_Influenz.jpg
Changed lines 161-166 from:
Das Strommessgerät zeigt nur dann einen Ladungsfluss an, wenn die Platte auf der Seite des Strommessgerätes positiv geladen ist. Das heisst, negative Ladungen treten aus dem Glühdrat aus und werden zur "+"-Platte hin beschleunigt. Lädt man die rechte Platte negativ auf, so zeigt das Messgerät keinen Ladungsfluss an. Es treten demnach keine positiven Ladungsträger aus
>>frame<<=> Nur negative
>>
to:
Links und rechts sind in der Abbildung die Platten eines Kondensators gezeigt. Aus dem Glühdraht treten freie Ladungsträger aus. Wären die Platten geladen wie in der Abbildung und hätten die frei beweglichen Ladungsträger negative Ladung, so müssten sie sich in der Abbildung nach rechts bewegen, auf die rechte Platte treffen und über das Strommessgerät abfließen.\\
Wären die freien Ladungsträger dagegen positiv geladen, würden sie nach links fliegen und man würde keinen Strom messen. Erst, wenn man die Polung der Platte vertauscht, könnte man in diesem Fall einen Strom an Ladungen durch das Messgerät feststellen.
[[<<]]
{+Beobachtung und Schlussfolgerung:+}
Das Strommessgerät zeigt nur dann einen Ladungsfluss an, wenn die Platte auf der Seite des Strommessgerätes positiv geladen ist. Das heisst, dass die Ladungen negativ sind, welche aus dem Glühdrat austreten und zur "+"-Platte hin beschleunigt werden. Lädt man die rechte Platte negativ auf, so zeigt das Messgerät keinen Ladungsfluss an. Es treten demnach keine positiven Ladungsträger aus. Wir können also endgültig sagen:
[[<<]]
'''Nur negative Ladungsträger sind beweglich!'''
Wären die freien Ladungsträger dagegen positiv geladen, würden sie nach links fliegen und man würde keinen Strom messen. Erst, wenn man die Polung der Platte vertauscht, könnte man in diesem Fall einen Strom an Ladungen durch das Messgerät feststellen.
[[<<]]
{+Beobachtung und Schlussfolgerung:+}
Das Strommessgerät zeigt nur dann einen Ladungsfluss an, wenn die Platte auf der Seite des Strommessgerätes positiv geladen ist. Das heisst, dass die Ladungen negativ sind, welche aus dem Glühdrat austreten und zur "+"-Platte hin beschleunigt werden. Lädt man die rechte Platte negativ auf, so zeigt das Messgerät keinen Ladungsfluss an. Es treten demnach keine positiven Ladungsträger aus. Wir können also endgültig sagen:
[[<<]]
'''Nur negative Ladungsträger sind beweglich!'''
Added lines 147-157:
Beim Elektronengasmodell sind wir wie selbstverständlich davon ausgegangen, dass negative Ladungen in metallischen Leitern beweglich sind, während die positiven Ladungen an festen Positionen sitzen. Doch geht es nicht auch umgekehrt? Weshalb sollen ausgerechnet die negativen Ladungen beweglich sein?\\
Um dies festzustellen planen wir ein Experiment!
[[<<]]
{+Experiment+}\\
Erhitzt man einen Glühdraht immer weiter, so bewegen sich die Atome, aus denen er besteht, immer schneller. Ab einer gewissen Temperatur bewegen sie sich so schnell, dass sie ihre festen Positionen im Drah verlassen und abdampfen: Der Draht vergast.\\
Bevor dies passiert müssten die frei beweglichen Ladungsträger den Draht verlassen - sie müssten fortlaufend von den sich bewegenden Atomen gestoßen werden, bis zumindest einige von ihnen aus dem Draht geschleudert werden.
[[<<]]
Weil die beweglichen Ladungen zuerst aus dem Draht geschleudert werden müssten, können wir mit dem folgenden Experiment prüfen, ob sie negativ oder positiv geladen sind:
Added lines 142-144:
[[<<]]
Neben den klassischen Kondensatorplatten gibt es viele unterschiedliche Bauweisen von Kondensatoren. Allen gemeinsam ist, dass sie aus je zwei Metallflächen bestehen: Aus einer Fläche werden Negative, auf der anderen Fläche die positiven Ladungen gespeichert.
Neben den klassischen Kondensatorplatten gibt es viele unterschiedliche Bauweisen von Kondensatoren. Allen gemeinsam ist, dass sie aus je zwei Metallflächen bestehen: Aus einer Fläche werden Negative, auf der anderen Fläche die positiven Ladungen gespeichert.
Added lines 136-141:
Kondensatoren sind Speicher für Ladungen. Sie bestehen aus zwei voneinander isoloierten, gegenüberstehenden Platten. Die Platten werden geladen, indem man sie an den Minus- bzw. Pluspol einer Stromquelle anschließt:
%width=250px% Attach:7_Kondensator.png
Die Ladungen können aus dem Metall nicht austreten - sie werden auf den Platten gespeichert.
Changed lines 123-133 from:
Man klassifiziert:
1. Leiter: Leiter können die Ladungen weiterleiten. Dazu müssen beweglich Ladungsträger in einem Körper vorhanden sein, die Ladung transportieren können. Zu dieser Stoffgruppe zählen die Metalle, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer, oder Zink (etc.). Aber auch einige nicht metallische Stoffe können Ladungen leiten. Dazu gehören unter anderem Graphit oder Aktivkohle.
2. Schlechte Leiter: Stoffe können die Ladungen nur bedingt leiten, also lediglich schwach, wie zum Beispiel Wasser und andere Lösungen.
Andererseits fallen in diese Kategorie auch Stoffe,dieelektrischen Strom z.B. in Abhängigkeit der Temperaturleiten; sprich Leiter und Isolatoren sein können.
3. Nichtleiter/Isolatoren: Isolatoren können die Ladungen nicht weiterleiten, aufgrund ihrer atomaren/molekularen Struktur. Die Valenzelektronen liegen bei diesen Stoffen nicht "frei" vor, sondern befinden sich lediglich auf der Valenzelektronenschale des Atoms. Durch den positiven Kern werde sie auf dieser Bahn gehalten und können im Gegensatz zu den Leitern keine Ladungen transportieren. Typische Isolatoren sind Plastik, Styropor, Glas, usw.
Man findet diese z.B. an Stromkabeln, so kann man auch bei anliegender Spannung das Kabel anfassen ohne mit dem Strom in Berührung zu kommen.
Man findet diese z.B. an Stromkabeln
to:
{+Man klassifiziert:+}
# '''Leiter:''' Leiter können die Ladungen weiterleiten. Dazu müssen bewegliche Ladungsträger in einem Körper vorhanden sein, die Ladung transportieren können. Zu dieser Stoffgruppe zählen die Metalle, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer, oder Zink (etc.). Aber auch einige nicht metallische Stoffe können Ladungen leiten. Dazu gehören unter anderem Graphit oder Aktivkohle.
# '''Schlechte Leiter:''' Stoffe können die Ladungen nur bedingt leiten, also lediglich schwach, wie zum Beispiel Wasser und andere Lösungen. \\
Andererseits fallen in diese Kategorie auch Stoffe, die elektrischen Strom z.B. in Abhängigkeit der Temperaturleiten; sprich Leiter und Isolatoren sein können.
# '''Nichtleiter/Isolatoren:''' Isolatoren können die Ladungen nicht weiterleiten, aufgrund ihrer atomaren/molekularen Struktur. Die Valenzelektronen liegen bei diesen Stoffen nicht "frei" vor, sondern befinden sich lediglich auf der Valenzelektronenschale des Atoms. Sie werden auf der Bahn um den Atomkern festgehalten und können im Gegensatz zu den Leitern nicht zum Ladungstransport beitragen. Typische Isolatoren sind Plastik, Styropor, Glas, usw. \\
Man findet diese z.B. an Stromkabeln. So kann man auch bei anliegender Spannung das Kabel anfassen ohne mit dem Strom in Berührung zu kommen.
# '''Leiter:''' Leiter können die Ladungen weiterleiten. Dazu müssen bewegliche Ladungsträger in einem Körper vorhanden sein, die Ladung transportieren können. Zu dieser Stoffgruppe zählen die Metalle, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer, oder Zink (etc.). Aber auch einige nicht metallische Stoffe können Ladungen leiten. Dazu gehören unter anderem Graphit oder Aktivkohle.
# '''Schlechte Leiter:''' Stoffe können die Ladungen nur bedingt leiten, also lediglich schwach, wie zum Beispiel Wasser und andere Lösungen. \\
Andererseits fallen in diese Kategorie auch Stoffe, die elektrischen Strom z.B. in Abhängigkeit der Temperaturleiten; sprich Leiter und Isolatoren sein können.
# '''Nichtleiter/Isolatoren:''' Isolatoren können die Ladungen nicht weiterleiten, aufgrund ihrer atomaren/molekularen Struktur. Die Valenzelektronen liegen bei diesen Stoffen nicht "frei" vor, sondern befinden sich lediglich auf der Valenzelektronenschale des Atoms. Sie werden auf der Bahn um den Atomkern festgehalten und können im Gegensatz zu den Leitern nicht zum Ladungstransport beitragen. Typische Isolatoren sind Plastik, Styropor, Glas, usw. \\
Man findet diese z.B. an Stromkabeln. So kann man auch bei anliegender Spannung das Kabel anfassen ohne mit dem Strom in Berührung zu kommen.
Changed lines 111-113 from:
* Entzieht man einem neutral geladenen metallischen Körper negative Ladungen, so bleiben die festen positiven Ladungen an ihren Positionen und überwiegen. Ein Körper mit einem solchen Überschuss an positiven Ladungen ist positiv geladen.
%width=200% Attach:ModellvorstellungLadungen.jpg
to:
* Entzieht man einem neutral geladenen metallischen Körper negative Ladungen, so bleiben die festen positiven Ladungen an ihren Positionen und überwiegen schließlich. Ein Körper mit einem solchen Überschuss an positiven Ladungen ist positiv geladen.
[[<<]]
Das Elektronengasmodell wird in der folgenden Abbildung schematisch dargestellt:
%width=450% Attach:ModellvorstellungLadungen.jpg
[[<<]]
Das Elektronengasmodell wird in der folgenden Abbildung schematisch dargestellt:
%width=450% Attach:ModellvorstellungLadungen.jpg
Changed lines 98-101 from:
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen
to:
Wir haben durch obige Experimente festgestellt, dass es soetwas wie Ladungen gibt. Um beide Ladungs"arten" voneinander zu unterscheiden, haben wir sie mir + und - bezeichnet. Doch: Wie können wir uns diese Ladungen vorstellen? Was ist das, was in metallischen Körpern offenbar hin- und herfließen kann?
[[<<]]
Eine Sache ist sicher: Wir können Ladungen selbst nicht sehen. Wir können eine Vorstellung davon entwickeln, wie man sich die Ladungen vorstellen könnten - diese Vorstellung ist aber nichts anderes als ein Modell. Mit Modellen versucht man in der Physik die Bereiche unserer Materiellen Umgebung zu beschreiben, die unseren Sinnen nicht zugänglich sind, die aber dennoch existieren.
[[<<]]
Ladungen in metallischen Körpern werden durch das sogenannte Elektronengasmodell beschrieben:\\
{+Modellvorstellung:+}
* In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
* Die positiven Ladungen liegen an festen Positionen in metallischen Körpern, die negativen Ladungen sind dagegen beweglich.
* Metallische Körper, die gleich viele positive wie negative Ladungen besitzen, sind neutral geladen.
* Gibt man zusätzliche negative Ladungen auf einen metallischen Körper, so hat er einen Überschuss an negativen Ladungen und ist dementsprechend negativ geladen.
* Entzieht man einem neutral geladenen metallischen Körper negative Ladungen, so bleiben die festen positiven Ladungen an ihren Positionen und überwiegen. Ein Körper mit einem solchen Überschuss an positiven Ladungen ist positiv geladen.
[[<<]]
Eine Sache ist sicher: Wir können Ladungen selbst nicht sehen. Wir können eine Vorstellung davon entwickeln, wie man sich die Ladungen vorstellen könnten - diese Vorstellung ist aber nichts anderes als ein Modell. Mit Modellen versucht man in der Physik die Bereiche unserer Materiellen Umgebung zu beschreiben, die unseren Sinnen nicht zugänglich sind, die aber dennoch existieren.
[[<<]]
Ladungen in metallischen Körpern werden durch das sogenannte Elektronengasmodell beschrieben:\\
{+Modellvorstellung:+}
* In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
* Die positiven Ladungen liegen an festen Positionen in metallischen Körpern, die negativen Ladungen sind dagegen beweglich.
* Metallische Körper, die gleich viele positive wie negative Ladungen besitzen, sind neutral geladen.
* Gibt man zusätzliche negative Ladungen auf einen metallischen Körper, so hat er einen Überschuss an negativen Ladungen und ist dementsprechend negativ geladen.
* Entzieht man einem neutral geladenen metallischen Körper negative Ladungen, so bleiben die festen positiven Ladungen an ihren Positionen und überwiegen. Ein Körper mit einem solchen Überschuss an positiven Ladungen ist positiv geladen.
Added line 8:
# %green% [[#LadungenInNeutralenKoerpern | Ladungen in neutral geladenen Körpern?]]
Changed lines 58-63 from:
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.
to:
Egal ob das Elektroskop dabei positiv oder negativ geladen wurde - in beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
'''Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht ihr Vorzeichen.'''
Added lines 67-68:
... aber was passiert, wenn man die beiden Platten jetzt in Berührung bringt?
Changed lines 71-74 from:
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre
In diesem Fall müsste man
to:
Verblüffenderweise geht der Ausschlag der Elektroskope zurück, nachdem ihre Platten miteinander in Berührung gebracht wurden.
[[<<]]
{+Erklärung:+} \\
Offenbar heben sich die Wirkungen positiver und negativer Ladungen auf, wenn sie zusammengeführt werden.
[[<<]]
Doch - vernichten sich die Ladungen dabei auch, wenn sie zusammenfließen?
!![[#LadungenInNeutralenKoerpern]] Ladungen in neutral geladenen Körpern?
Wenn sich zusammenfließende positive und negative Ladungen gegenseitig vernichten würden, wären neutral geladene Körper ladungsfrei. Hierzu machen wir ein Experiment:
[[<<]]
{+Experiment+}
Wir pressen eine neutral geladene Folie auf ein neutral geladenes Elektroskop. Anschließend ziehen wir die Folie von dem Elektroskop herunter. \\
{+Beobachtung und Erklärung:+}
Das Elektroskop schlägt jetzt mit dem Herunterziehen der Folien aus! Wie lässt sich das erklären? \\
Offenbar besteht das neutral geladene Elektroskop nun doch aus positiven wie negativen Ladungen, die im Gleichgewicht sind. Durch das Herunterziehen der Folie nimmt die Folie offensichtlich einen Teil der einen Ladungen (z.B. der negativen) mit dadurch enthält das Elektroskop einen Überschuss an den Ladungen der anderen Sorte (hier z.B. positiv), wodurch es ausschlägt.
[[<<]]
{+Experiment:+}
Legt man jetzt die Folie auf ein weiteres, neutrales Elektroskop, so müsste es die überschüssigen Ladungen der Folie aufnehmen und dabei dann ebenfalls ausschlagen.\\
Das Experiment bestätigt diese Vermutung.
[[<<]]
{+Erklärung:+} \\
Offenbar heben sich die Wirkungen positiver und negativer Ladungen auf, wenn sie zusammengeführt werden.
[[<<]]
Doch - vernichten sich die Ladungen dabei auch, wenn sie zusammenfließen?
!![[#LadungenInNeutralenKoerpern]] Ladungen in neutral geladenen Körpern?
Wenn sich zusammenfließende positive und negative Ladungen gegenseitig vernichten würden, wären neutral geladene Körper ladungsfrei. Hierzu machen wir ein Experiment:
[[<<]]
{+Experiment+}
Wir pressen eine neutral geladene Folie auf ein neutral geladenes Elektroskop. Anschließend ziehen wir die Folie von dem Elektroskop herunter. \\
{+Beobachtung und Erklärung:+}
Das Elektroskop schlägt jetzt mit dem Herunterziehen der Folien aus! Wie lässt sich das erklären? \\
Offenbar besteht das neutral geladene Elektroskop nun doch aus positiven wie negativen Ladungen, die im Gleichgewicht sind. Durch das Herunterziehen der Folie nimmt die Folie offensichtlich einen Teil der einen Ladungen (z.B. der negativen) mit dadurch enthält das Elektroskop einen Überschuss an den Ladungen der anderen Sorte (hier z.B. positiv), wodurch es ausschlägt.
[[<<]]
{+Experiment:+}
Legt man jetzt die Folie auf ein weiteres, neutrales Elektroskop, so müsste es die überschüssigen Ladungen der Folie aufnehmen und dabei dann ebenfalls ausschlagen.\\
Das Experiment bestätigt diese Vermutung.
Added line 6:
# %green% [[#Elektroskop | Die Funktionsweise des Elektroskop]]
Deleted line 8:
Added lines 46-62:
!![[#Elektroskop]]{+3.: Die Funktionsweise des Elektroskop+}
Ein Elektroskop besteht aus einer Elektroskopplatte, einem Elektroskopstab und einem Zeiger, die leitend miteinander verbunden sind. Durch Kunststoff isoliert man sie so, dass ladungen nicht von diesen Bauteilen abfließen können. [[<<]]
{+Experiment und Beobachtung+}: \\
Wir legen eine geladene Folie auf ein Elektroskop und beobachten, dass der Zeiger des Elektroskops ausschlägt.
%width=200px% Attach:3_geladenes_Elektroskop.jpg
{+Erklärung:+}
Die Ladungen gehen von der geladenen Folie auf das Elektroskop über und verteilen sich auf Platte, Stab und Zeiger.
Wird das Elektroskop dabei positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall. Wird das Elektroskop negativ geladen, bekommt es zusätzliche negative Elektronen aufgeschaufelt. Diesmal befinden sich mehr negative Ladungen auf dem Elektroskop. \\
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.
Ein Elektroskop besteht aus einer Elektroskopplatte, einem Elektroskopstab und einem Zeiger, die leitend miteinander verbunden sind. Durch Kunststoff isoliert man sie so, dass ladungen nicht von diesen Bauteilen abfließen können. [[<<]]
{+Experiment und Beobachtung+}: \\
Wir legen eine geladene Folie auf ein Elektroskop und beobachten, dass der Zeiger des Elektroskops ausschlägt.
%width=200px% Attach:3_geladenes_Elektroskop.jpg
{+Erklärung:+}
Die Ladungen gehen von der geladenen Folie auf das Elektroskop über und verteilen sich auf Platte, Stab und Zeiger.
Wird das Elektroskop dabei positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall. Wird das Elektroskop negativ geladen, bekommt es zusätzliche negative Elektronen aufgeschaufelt. Diesmal befinden sich mehr negative Ladungen auf dem Elektroskop. \\
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.
Deleted lines 81-98:
!![[#Elektroskop]]{+3.: Die Funktionsweise des Elektroskop+}
Ein Elektroskop besteht aus einer Elektroskopplatte, einem Elektroskopstab und einem Zeiger, die leitend miteinander verbunden sind. Durch Kunststoff isoliert man sie so, dass ladungen nicht von diesen Bauteilen abfließen können. [[<<]]
{+Experiment und Beobachtung+}: \\
Wir legen eine geladene Folie auf ein Elektroskop und beobachten, dass der Zeiger des Elektroskops ausschlägt.
%width=200px% Attach:3_geladenes_Elektroskop.jpg
{+Erklärung:+}
Die Ladungen gehen von der geladenen Folie auf das Elektroskop über und verteilen sich auf Platte, Stab und Zeiger.
Wird das Elektroskop dabei positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall. Wird das Elektroskop negativ geladen, bekommt es zusätzliche negative Elektronen aufgeschaufelt. Diesmal befinden sich mehr negative Ladungen auf dem Elektroskop. \\
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.
Deleted line 84:
Added lines 6-7:
# %green% [[#Neutralisation | Neutralisation von Ladungen]]
# %green% [[#Elektronengasmodell | Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter]]
# %green% [[#Elektronengasmodell | Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter]]
Deleted lines 9-10:
# %green% [[#Elektronengasmodell | Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter]]
Changed lines 20-22 from:
{+Beobachtung und Vermutungen+}:
to:
Ein Gefrierbeutel wird in mehrere Streifen geschnitten. Diese Streifen bestehen somit aus zwei Beutelwänden und somit zwei direkt aneinander liegenden Folien. Diese werden jeweils auseinander gezogen.
Changed lines 24-25 from:
to:
Nähert man die Folienhälften einander an, so lassen sich folgende Beobachtungen machen:
* Entweder stoßen sich zwei Folienhälften ab (in der Abbildung die Folien A und B)
* Oder die Folienhälften ziehen sich einander an (A und C)
{+Schlussfolgerung:+} Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
* Entweder stoßen sich zwei Folienhälften ab (in der Abbildung die Folien A und B)
* Oder die Folienhälften ziehen sich einander an (A und C)
{+Schlussfolgerung:+} Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
Changed lines 31-34 from:
1.1 Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an
1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an
Keine der Hypothesen kann durch dieses Experiment als falsch erklärt werden. Dies verdeutlicht den Falsifizierungscharakter der Physik!
1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an
to:
* 1.1 Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an
* 1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an\\
=> Welche der beiden Hypothesen ist richtig?
* 1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an\\
=> Welche der beiden Hypothesen ist richtig?
Changed lines 37-40 from:
to:
Zwei Strohhalme werden an Zwirnfäden befestigt. An diesen Zwirnfäden können sie frei hängend aufgehängt werden. Zuvor werden die Strohhalme aber aufgeladen, in dem sie aneinandergedrückt durchs Haar gezogen werden. Sie haben also beide die gleiche Ladung. \\
{+Beobachtung+}
Lässt man die Strohhalme frei hängen, so stoßen sie sich ab:
{+Beobachtung+}
Lässt man die Strohhalme frei hängen, so stoßen sie sich ab:
Changed lines 43-44 from:
to:
Gleichnamig geladene Strohhalme stoßen sich ab, deshalb wird die Hypothese 1.2 verworfen!
!![[#Neutralisation]]{+5.: Neutralisation von Ladungen+}
Ein Gefrierbeutelstreifen wird getrennt und die beiden Streifenhälften werden auf die Platten unterschiedlicher Elektroskope gelegt. => Diese schlagen aus...
Attach:positivesundnegativesElektroskop.jpg
Nachdem die Platten miteinander kurz in Berührung gebracht werden, geht der Ausschlag zurrück.
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre Wirkungen
In diesem Fall müsste man sie auch wieder trennen können. ==> Z.B. durch Reibung mit einem anderen Stoff (Reibungselektrizität)
!![[#Elektronengasmodell]]{+6.: Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
Annahmen :
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
--> Die positiven Ladungen liegen fest, die negativen Ladungen sind frei beweglich. Die negativen Ladungsträger nennt man Elektronen.
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen und der metallische Körper ist positiv geladen.
%width=200% Attach:ModellvorstellungLadungen.jpg
!![[#Neutralisation]]{+5.: Neutralisation von Ladungen+}
Ein Gefrierbeutelstreifen wird getrennt und die beiden Streifenhälften werden auf die Platten unterschiedlicher Elektroskope gelegt. => Diese schlagen aus...
Attach:positivesundnegativesElektroskop.jpg
Nachdem die Platten miteinander kurz in Berührung gebracht werden, geht der Ausschlag zurrück.
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre Wirkungen
In diesem Fall müsste man sie auch wieder trennen können. ==> Z.B. durch Reibung mit einem anderen Stoff (Reibungselektrizität)
!![[#Elektronengasmodell]]{+6.: Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
Annahmen :
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
--> Die positiven Ladungen liegen fest, die negativen Ladungen sind frei beweglich. Die negativen Ladungsträger nennt man Elektronen.
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen und der metallische Körper ist positiv geladen.
%width=200% Attach:ModellvorstellungLadungen.jpg
Added lines 69-74:
Ein Elektroskop besteht aus einer Elektroskopplatte, einem Elektroskopstab und einem Zeiger, die leitend miteinander verbunden sind. Durch Kunststoff isoliert man sie so, dass ladungen nicht von diesen Bauteilen abfließen können. [[<<]]
{+Experiment und Beobachtung+}: \\
Wir legen eine geladene Folie auf ein Elektroskop und beobachten, dass der Zeiger des Elektroskops ausschlägt.
Changed lines 77-83 from:
{+Ergebnis+}: [[<<]]
Wird ein Elektroskop geladen, so schlägt der Zeiger aus!
[[<<]]
{+Erklärung+}:[[<<]]
Wird das Elektroskop positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall.
Das gleiche geschieht, wenn das Elektroskop negativ geladen wird. Diesmal befinden sich mehr Elektronen im Metall.
Der Elektroskopstab und der Zeiger sind gleich geladen und da sich gleichnamigeLadungen abstoßen schlägt der Zeiger aus.
Wird ein Elektroskop geladen, so schlägt der Zeiger aus!
[[<<]]
{+Erklärung+}:[[<<]]
Wird das Elektroskop positiv geladen, bedeutet dies
Der Elektroskopstab und der Zeiger sind gleich geladen und da sich gleichnamige
to:
{+Erklärung:+}
Die Ladungen gehen von der geladenen Folie auf das Elektroskop über und verteilen sich auf Platte, Stab und Zeiger.
Wird das Elektroskop dabei positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall. Wird das Elektroskop negativ geladen, bekommt es zusätzliche negative Elektronen aufgeschaufelt. Diesmal befinden sich mehr negative Ladungen auf dem Elektroskop. \\
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
Die Ladungen gehen von der geladenen Folie auf das Elektroskop über und verteilen sich auf Platte, Stab und Zeiger.
Wird das Elektroskop dabei positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall. Wird das Elektroskop negativ geladen, bekommt es zusätzliche negative Elektronen aufgeschaufelt. Diesmal befinden sich mehr negative Ladungen auf dem Elektroskop. \\
In beiden Fällen sind Elektroskopstab und -zeiger gleichnamig geladen, und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, schlägt der Zeiger aus.\\
Deleted lines 100-119:
!![[#Neutralisation]]{+5.: Neutralisation von Ladungen+}
Ein Gefrierbeutelstreifen wird getrennt und die beiden Streifenhälften werden auf die Platten unterschiedlicher Elektroskope gelegt. => Diese schlagen aus...
Attach:positivesundnegativesElektroskop.jpg
Nachdem die Platten miteinander kurz in Berührung gebracht werden, geht der Ausschlag zurrück.
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre Wirkungen
In diesem Fall müsste man sie auch wieder trennen können. ==> Z.B. durch Reibung mit einem anderen Stoff (Reibungselektrizität)
!![[#Elektronengasmodell]]{+6.: Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
Annahmen :
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
--> Die positiven Ladungen liegen fest, die negativen Ladungen sind frei beweglich. Die negativen Ladungsträger nennt man Elektronen.
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen und der metallische Körper ist positiv geladen.
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# %blue% [[#KondensatorSpeicher | Kondensatoren als Ladungsspeicher]]
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!!{+7. Ziel: Kondensator, Aufladung durch Netzgerät, Erklärung von Strom auf Basis von Ladungen+}
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!![[#KondensatorSpeicher]]{+7. Kondensatoren als Ladungsspeicher +}
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(:title Ladungen und deren Eigenschaften :)
>>frame<<
# %green% [[#LadungenUndKräfte | Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte]]
# %green% [[#GleichnamigeLadungen | Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!]]
# %green% [[#Elektroskop | Die Funktionsweise des Elektroskop]]
# %green% [[#LeiterUndNichtleiter | Leiter und Nichtleiter]]
# %green% [[#Neutralisation | Neutralisation von Ladungen]]
# %green% [[#Elektronengasmodell | Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter]]
# %green% [[#BeweglichkeitLadungen | Freie Beweglichkeit negativer Ladungen]]
# %green% [[#Influenz | Influenz]]
# %green% [[#Kelvinmaschine | Die Influenzmaschine nach Kelvin]]
# %green% [[#Dipole | Dipole]]
# %green% [[#InduzierteDipole | Induzierte Dipole]]
>><<
!![[#LadungenUndKräfte]]{+1.: Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte+}
{+Experiment+}:
Jeder Schüler zieht Gefrierbeutelstreifen auseinander, welche aneinander gehalten werden
{+Beobachtung und Vermutungen+}:
%width=300px% Attach:1_Folien.jpg
=> Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
{+Hypothesen+}:
1.1 Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an
1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an
=> Keine der Hypothesen kann durch dieses Experiment als falsch erklärt werden. Dies verdeutlicht den Falsifizierungscharakter der Physik!
!![[#GleichnamigeLadungen]]{+2.: Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!+}
{+Experiment+}:
Es werden 2 Strohhalme werden zusammengedrückt aufgeladen, sie haben also beide die gleiche Ladung
%width=300px% Attach:2_Strohhalme.jpg
{+Schlussfolgerung+}:
=> Gleichnamig geladene Strohhalme stoßen sich ab, deshalb wird die Hypothese 1.2 verworfen!
!![[#Elektroskop]]{+3.: Die Funktionsweise des Elektroskop+}
%width=200px% Attach:3_geladenes_Elektroskop.jpg
{+Ergebnis+}: [[<<]]
Wird ein Elektroskop geladen, so schlägt der Zeiger aus!
[[<<]]
{+Erklärung+}:[[<<]]
Wird das Elektroskop positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall.
Das gleiche geschieht, wenn das Elektroskop negativ geladen wird. Diesmal befinden sich mehr Elektronen im Metall.
Der Elektroskopstab und der Zeiger sind gleich geladen und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen schlägt der Zeiger aus.
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.
!![[#LeiterUndNichtleiter]]{+4.: Leiter und Nichtleiter+}
Körper/Stoffe besitzen die Eigenschaft der elektrischen Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeit basiert auf mehr oder weniger beweglichen/freien Elektronen in einem Stoff.
Man klassifiziert:
1. Leiter: Leiter können die Ladungen weiterleiten. Dazu müssen beweglich Ladungsträger in einem Körper vorhanden sein, die Ladung transportieren können. Zu dieser Stoffgruppe zählen die Metalle, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer, oder Zink (etc.). Aber auch einige nicht metallische Stoffe können Ladungen leiten. Dazu gehören unter anderem Graphit oder Aktivkohle.
2. Schlechte Leiter: Stoffe können die Ladungen nur bedingt leiten, also lediglich schwach, wie zum Beispiel Wasser und andere Lösungen.
Andererseits fallen in diese Kategorie auch Stoffe,dieelektrischen Strom z.B. in Abhängigkeit der Temperaturleiten; sprich Leiter und Isolatoren sein können.
3. Nichtleiter/Isolatoren: Isolatoren können die Ladungen nicht weiterleiten, aufgrund ihrer atomaren/molekularen Struktur. Die Valenzelektronen liegen bei diesen Stoffen nicht "frei" vor, sondern befinden sich lediglich auf der Valenzelektronenschale des Atoms. Durch den positiven Kern werde sie auf dieser Bahn gehalten und können im Gegensatz zu den Leitern keine Ladungen transportieren. Typische Isolatoren sind Plastik, Styropor, Glas, usw.
Man findet diese z.B. an Stromkabeln, so kann man auch bei anliegender Spannung das Kabel anfassen ohne mit dem Strom in Berührung zu kommen.
!![[#Neutralisation]]{+5.: Neutralisation von Ladungen+}
Ein Gefrierbeutelstreifen wird getrennt und die beiden Streifenhälften werden auf die Platten unterschiedlicher Elektroskope gelegt. => Diese schlagen aus...
Attach:positivesundnegativesElektroskop.jpg
Nachdem die Platten miteinander kurz in Berührung gebracht werden, geht der Ausschlag zurrück.
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre Wirkungen
In diesem Fall müsste man sie auch wieder trennen können. ==> Z.B. durch Reibung mit einem anderen Stoff (Reibungselektrizität)
!![[#Elektronengasmodell]]{+6.: Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
Annahmen :
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
--> Die positiven Ladungen liegen fest, die negativen Ladungen sind frei beweglich. Die negativen Ladungsträger nennt man Elektronen.
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen und der metallische Körper ist positiv geladen.
%width=200% Attach:ModellvorstellungLadungen.jpg
!!{+7. Ziel: Kondensator, Aufladung durch Netzgerät, Erklärung von Strom auf Basis von Ladungen+}
!![[#BeweglichkeitLadungen]]{+8.: Freie Beweglichkeit negativer Ladungen+}
%width=500px% Attach:8_Funktionsweise_Diode.jpg
Das Strommessgerät zeigt nur dann einen Ladungsfluss an, wenn die Platte auf der Seite des Strommessgerätes positiv geladen ist. Das heisst, negative Ladungen treten aus dem Glühdrat aus und werden zur "+"-Platte hin beschleunigt. Lädt man die rechte Platte negativ auf, so zeigt das Messgerät keinen Ladungsfluss an. Es treten demnach keine positiven Ladungsträger aus.
>>frame<<=> Nur negative Ladungsträger sind beweglich!
>><<
!![[#Influenz]]{+9.: Influenz+}
Experiment: Eine geladene Folie wird einem neutral geladenem elektroskop angenähert, ohne es zu berühren.
Attach:9_Influenz.jpg
Das Elektroskop schlägt aus. Der Ausschlag geht zurück, wenn die Folie wieder entfernt wird.
'''=> Die negativen Ladungen werden nach oben gezogen!'''
'''=> Beweis, dass neutrale Körper sowohl aus negativen als auch aus positiven Ladungen bestehen, deren Wirkungen sich neutralisieren!'''
!![[#Kelvinmaschine]]{+10.: Die Influenzmaschine nach Kelvin+}
%width=300px% Attach:10_Kelvinmaschine.jpg
Durch Zufall befinden sich mehr Wassertröpfchen mit negativ Ladung
im rechten Wasserhahn. Diese Ladungen werden an das Röhrchen abgegeben.
[[<<]]--> Und zwar aus folgendem Grund: Wenn der Strahl in dem Röhrchen zu Tropfen zerreißt, müssen sich auch die zufälligen Ladungen aufteilen. Dabei kann es ein, dass ein Elektronen ins Röhrchen übergeht.
[[<<]]Dadurch läd sich diese negativ auf und da sie mit dem linken unteren Becher verbunden ist, werden die Ladungen auf diese beiden gleich verteilt.[[<<]] Wenn nun rechts oben das Röhrchen negativ geladen ist, dann gibt es einen INFLUENZEFFEKT und es werden Elektronen noch aus dem Wasserstrahl zurück in die Leitung getrieben. Dadurch fallen vermehrt positive Ladungen als Tropfen aus dem Hahn und diese landen dann auch in dem rechten unteren Becher.
[[<<]]Dieser läd sich also gleichfalls positiv auf. Genauso, wie das (durch das Kabel verbundene) obere linke Röhrchen. Auf der anderen Seite der Konstruktion, auf der linken Seite passiert also alles gleichzeitig wie rechts nur genau "umgekehrt". [[<<]]
Dies ist ein SELBSTVERSTÄRKENDER Effekt, der durch die Ladungstrennung unglaublich hohe Spannungen erzeugen kann.
[[<<]] So kann man, nach etwas Zeit zuerst zusehen, wie die Tröpfchen so sehr abgelenkt werden, dass sie garnicht mehr unten ankommen und dann etwas später sogar noch beobachten, dass sie wieder "nach oben" fliegen weil die Feldstärke eine größere Kraft auf sie auswirkt als die Gravitation.
[[<<]] Tipp zum "Selberbauen": Die Maschine würde auch ohne eine Startladung funktionieren, jedoch braucht man dafür etwas mehr Zeit. Wenn man sich nicht so sehr auf die Folter spannen will, gibt man einfach einem Becher eine geringe Startladung...
Das kann sogar eine durch ein Katzenfell erzeugte Ladung sein.[[<<]] --> wenig genügt bereits.
[[<<]]Auf einem ähnlichen Prinzip beruhend: z.B der Bandgenerator [[<<]][[<<]][[<<]]
Auch interessant: %blue% [[Attach:10_Kelvinmaschine.mp4| VIDEO ZUR KELVIN-MASCHINE]]
[[<<]]
%width=520px% Attach:10_Kelvinmaschine_Photo.jpg
!![[#Dipole]]{+11.: Dipole+}
'''Exp.:''' Ein Wasserstrahl wird sowohl von einer positiv geladenen, wie von einer negativ geladenen Folie abgelenkt- und zwar zur Folie hin.
%width=500px% Attach:11_Abgelenkter_Wasserstrahl_Dipol.jpg
Ein Teilchen heißt Dipol, wenn es zwar insgesamt neutral geladen ist, die Ladungen in ihm aber so verteilt sind, dass es zwei Pole besitzt.
!![[#InduzierteDipole]]{+12.: Induzierte Dipole+}
'''Exp.:''' Auf einem Tisch liegende Grieskörner werden sowohl von einer negativ geladenen, als auch von einer positiv geladenen Folie angezogen.
'''Erklärung:''' Durch die Influenz verrücken die in den Grieskörnern fest sitzenden Ladungen etwas, wodurch kleine Dipole entstehen.
>>frame<<
# %green% [[#LadungenUndKräfte | Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte]]
# %green% [[#GleichnamigeLadungen | Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!]]
# %green% [[#Elektroskop | Die Funktionsweise des Elektroskop]]
# %green% [[#LeiterUndNichtleiter | Leiter und Nichtleiter]]
# %green% [[#Neutralisation | Neutralisation von Ladungen]]
# %green% [[#Elektronengasmodell | Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter]]
# %green% [[#BeweglichkeitLadungen | Freie Beweglichkeit negativer Ladungen]]
# %green% [[#Influenz | Influenz]]
# %green% [[#Kelvinmaschine | Die Influenzmaschine nach Kelvin]]
# %green% [[#Dipole | Dipole]]
# %green% [[#InduzierteDipole | Induzierte Dipole]]
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!![[#LadungenUndKräfte]]{+1.: Existenz von 2 verschiedenen Ladungen, Abstoßende und anziehende Kräfte+}
{+Experiment+}:
Jeder Schüler zieht Gefrierbeutelstreifen auseinander, welche aneinander gehalten werden
{+Beobachtung und Vermutungen+}:
%width=300px% Attach:1_Folien.jpg
=> Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladung, die entweder anziehnd oder abstoßende Kräfte aufeinander ausüben. Zur Unterscheidung bezeichnen wir sie mit "+" beziehungsweise mit "-".
{+Hypothesen+}:
1.1 Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an
1.2 Ungleichnamige Ladungen stoßen sich ab, gleichenamige ziehen sich an
=> Keine der Hypothesen kann durch dieses Experiment als falsch erklärt werden. Dies verdeutlicht den Falsifizierungscharakter der Physik!
!![[#GleichnamigeLadungen]]{+2.: Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab!+}
{+Experiment+}:
Es werden 2 Strohhalme werden zusammengedrückt aufgeladen, sie haben also beide die gleiche Ladung
%width=300px% Attach:2_Strohhalme.jpg
{+Schlussfolgerung+}:
=> Gleichnamig geladene Strohhalme stoßen sich ab, deshalb wird die Hypothese 1.2 verworfen!
!![[#Elektroskop]]{+3.: Die Funktionsweise des Elektroskop+}
%width=200px% Attach:3_geladenes_Elektroskop.jpg
{+Ergebnis+}: [[<<]]
Wird ein Elektroskop geladen, so schlägt der Zeiger aus!
[[<<]]
{+Erklärung+}:[[<<]]
Wird das Elektroskop positiv geladen, bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen wurden. Es gibt dadurch mehr positive Ladungen im gesamten Metall.
Das gleiche geschieht, wenn das Elektroskop negativ geladen wird. Diesmal befinden sich mehr Elektronen im Metall.
Der Elektroskopstab und der Zeiger sind gleich geladen und da sich gleichnamige Ladungen abstoßen schlägt der Zeiger aus.
Durch ein Elektroskop kann man also die elektrische Ladung nachweisen, jedoch nicht das Vorzeichen der aufgebrachten Ladung.
!![[#LeiterUndNichtleiter]]{+4.: Leiter und Nichtleiter+}
Körper/Stoffe besitzen die Eigenschaft der elektrischen Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeit basiert auf mehr oder weniger beweglichen/freien Elektronen in einem Stoff.
Man klassifiziert:
1. Leiter: Leiter können die Ladungen weiterleiten. Dazu müssen beweglich Ladungsträger in einem Körper vorhanden sein, die Ladung transportieren können. Zu dieser Stoffgruppe zählen die Metalle, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer, oder Zink (etc.). Aber auch einige nicht metallische Stoffe können Ladungen leiten. Dazu gehören unter anderem Graphit oder Aktivkohle.
2. Schlechte Leiter: Stoffe können die Ladungen nur bedingt leiten, also lediglich schwach, wie zum Beispiel Wasser und andere Lösungen.
Andererseits fallen in diese Kategorie auch Stoffe,dieelektrischen Strom z.B. in Abhängigkeit der Temperaturleiten; sprich Leiter und Isolatoren sein können.
3. Nichtleiter/Isolatoren: Isolatoren können die Ladungen nicht weiterleiten, aufgrund ihrer atomaren/molekularen Struktur. Die Valenzelektronen liegen bei diesen Stoffen nicht "frei" vor, sondern befinden sich lediglich auf der Valenzelektronenschale des Atoms. Durch den positiven Kern werde sie auf dieser Bahn gehalten und können im Gegensatz zu den Leitern keine Ladungen transportieren. Typische Isolatoren sind Plastik, Styropor, Glas, usw.
Man findet diese z.B. an Stromkabeln, so kann man auch bei anliegender Spannung das Kabel anfassen ohne mit dem Strom in Berührung zu kommen.
!![[#Neutralisation]]{+5.: Neutralisation von Ladungen+}
Ein Gefrierbeutelstreifen wird getrennt und die beiden Streifenhälften werden auf die Platten unterschiedlicher Elektroskope gelegt. => Diese schlagen aus...
Attach:positivesundnegativesElektroskop.jpg
Nachdem die Platten miteinander kurz in Berührung gebracht werden, geht der Ausschlag zurrück.
Die Ladungen überlagern sich und neutralisieren ihre Wirkungen
In diesem Fall müsste man sie auch wieder trennen können. ==> Z.B. durch Reibung mit einem anderen Stoff (Reibungselektrizität)
!![[#Elektronengasmodell]]{+6.: Das Elektronengasmodell elektrischer Leiter+}
Annahmen :
--> In metallischen Leitern existieren positive und negative Ladungen
--> Die positiven Ladungen liegen fest, die negativen Ladungen sind frei beweglich. Die negativen Ladungsträger nennt man Elektronen.
--> Metallische Körper sind bei einem Elektronenüberschuss negativ geladen, wohingegen bei einem Elektronenmangel die positiven Ladungen und der metallische Körper ist positiv geladen.
%width=200% Attach:ModellvorstellungLadungen.jpg
!!{+7. Ziel: Kondensator, Aufladung durch Netzgerät, Erklärung von Strom auf Basis von Ladungen+}
!![[#BeweglichkeitLadungen]]{+8.: Freie Beweglichkeit negativer Ladungen+}
%width=500px% Attach:8_Funktionsweise_Diode.jpg
Das Strommessgerät zeigt nur dann einen Ladungsfluss an, wenn die Platte auf der Seite des Strommessgerätes positiv geladen ist. Das heisst, negative Ladungen treten aus dem Glühdrat aus und werden zur "+"-Platte hin beschleunigt. Lädt man die rechte Platte negativ auf, so zeigt das Messgerät keinen Ladungsfluss an. Es treten demnach keine positiven Ladungsträger aus.
>>frame<<=> Nur negative Ladungsträger sind beweglich!
>><<
!![[#Influenz]]{+9.: Influenz+}
Experiment: Eine geladene Folie wird einem neutral geladenem elektroskop angenähert, ohne es zu berühren.
Attach:9_Influenz.jpg
Das Elektroskop schlägt aus. Der Ausschlag geht zurück, wenn die Folie wieder entfernt wird.
'''=> Die negativen Ladungen werden nach oben gezogen!'''
'''=> Beweis, dass neutrale Körper sowohl aus negativen als auch aus positiven Ladungen bestehen, deren Wirkungen sich neutralisieren!'''
!![[#Kelvinmaschine]]{+10.: Die Influenzmaschine nach Kelvin+}
%width=300px% Attach:10_Kelvinmaschine.jpg
Durch Zufall befinden sich mehr Wassertröpfchen mit negativ Ladung
im rechten Wasserhahn. Diese Ladungen werden an das Röhrchen abgegeben.
[[<<]]--> Und zwar aus folgendem Grund: Wenn der Strahl in dem Röhrchen zu Tropfen zerreißt, müssen sich auch die zufälligen Ladungen aufteilen. Dabei kann es ein, dass ein Elektronen ins Röhrchen übergeht.
[[<<]]Dadurch läd sich diese negativ auf und da sie mit dem linken unteren Becher verbunden ist, werden die Ladungen auf diese beiden gleich verteilt.[[<<]] Wenn nun rechts oben das Röhrchen negativ geladen ist, dann gibt es einen INFLUENZEFFEKT und es werden Elektronen noch aus dem Wasserstrahl zurück in die Leitung getrieben. Dadurch fallen vermehrt positive Ladungen als Tropfen aus dem Hahn und diese landen dann auch in dem rechten unteren Becher.
[[<<]]Dieser läd sich also gleichfalls positiv auf. Genauso, wie das (durch das Kabel verbundene) obere linke Röhrchen. Auf der anderen Seite der Konstruktion, auf der linken Seite passiert also alles gleichzeitig wie rechts nur genau "umgekehrt". [[<<]]
Dies ist ein SELBSTVERSTÄRKENDER Effekt, der durch die Ladungstrennung unglaublich hohe Spannungen erzeugen kann.
[[<<]] So kann man, nach etwas Zeit zuerst zusehen, wie die Tröpfchen so sehr abgelenkt werden, dass sie garnicht mehr unten ankommen und dann etwas später sogar noch beobachten, dass sie wieder "nach oben" fliegen weil die Feldstärke eine größere Kraft auf sie auswirkt als die Gravitation.
[[<<]] Tipp zum "Selberbauen": Die Maschine würde auch ohne eine Startladung funktionieren, jedoch braucht man dafür etwas mehr Zeit. Wenn man sich nicht so sehr auf die Folter spannen will, gibt man einfach einem Becher eine geringe Startladung...
Das kann sogar eine durch ein Katzenfell erzeugte Ladung sein.[[<<]] --> wenig genügt bereits.
[[<<]]Auf einem ähnlichen Prinzip beruhend: z.B der Bandgenerator [[<<]][[<<]][[<<]]
Auch interessant: %blue% [[Attach:10_Kelvinmaschine.mp4| VIDEO ZUR KELVIN-MASCHINE]]
[[<<]]
%width=520px% Attach:10_Kelvinmaschine_Photo.jpg
!![[#Dipole]]{+11.: Dipole+}
'''Exp.:''' Ein Wasserstrahl wird sowohl von einer positiv geladenen, wie von einer negativ geladenen Folie abgelenkt- und zwar zur Folie hin.
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Ein Teilchen heißt Dipol, wenn es zwar insgesamt neutral geladen ist, die Ladungen in ihm aber so verteilt sind, dass es zwei Pole besitzt.
!![[#InduzierteDipole]]{+12.: Induzierte Dipole+}
'''Exp.:''' Auf einem Tisch liegende Grieskörner werden sowohl von einer negativ geladenen, als auch von einer positiv geladenen Folie angezogen.
'''Erklärung:''' Durch die Influenz verrücken die in den Grieskörnern fest sitzenden Ladungen etwas, wodurch kleine Dipole entstehen.