elektrische arbeit zwei große metallplatten sind an den minus- und pluspol einer spannungs- quelle...
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Elektrische Arbeit
Zwei große Metallplatten sind an den Minus- und Pluspol einer Spannungs-quelle angeschlossen. Dazwischen pendelt ein Tischtennisball mit leitfähigem Überzug hin und her.
Wird der Plattenkonden-sator nach dem Aufladen von der Hochspannung getrennt, dann entlädt die pendelnde Kugel die Platten sehr schnell und die Bewegung kommt zum Stillstand.
el
el
el
Definition der elektrischen Spannung
Die Spannung ist die elektrische Energie dividiert durch die Ladung des Probekörpers (Einheit: Volt)
Achtung Verwechslungs-gefahr: Feldstärke E und Energie Eel
Messung elektrischer Spannung
Eine Spannung wird immer zwischen zwei Punkten eines Stromkreises oder eines Feldes gemessen. Zur Messung von Spannungen werden digitale Voltmeter benutzt. Ein integrierter Baustein wandelt die Spannung direkt in einen Zahlenwert um.
Für einen Meßpunkt im Feld zwischen den Kondensatorplatten ist zusätzlich eine Flammensonde erforderlich. Diese sorgt für eine ausgeglichene Anzahl von positiven und negativen Ladungen und damit einem ungestörten Feld.
Plattenkondensator
A
QE
0
1
UCQ
U
Q
d
AC
0
Kapazität eines Kondensators:
[Farad]
Dielektrikum im Plattenkondensator
Bringt man ein Dielektrikum in einen Plattenkondensator, wird die Polarisation ein dem äußeren Feld entgegengerichtetes Feld aufgebaut. Bei gleicher Ladung nimmt die Feldstärke und damit die Spannung ab, also wird die Kapazität größer.
0CC r
Parallelschaltung
Parallelschaltung:
21 UUU
21 QQQ
UCQQUC ii iCC
Serienschaltung
Serienschaltung:
21 UUU
21 QQQ
i
i C
QUU
C
Q
Gesamtspannungsabfall
iCC
11
Gespeicherte Energie
Um den Kondensator aufzuladen, muß gegen das sich aufbauende E-Feld Arbeit geleistet werden. Um im Ladungszustand Q eine zusätzliche Ladung dQ von ‘-’ nach ‘+’ zu bringen, benötigt man
C
QQUQW
22
0 2
1
2
11UC
C
Qdqq
CW
Q
Ein Kondensator ist ein Ladungs- und Energiespeicher
Elektronenkanone
Mit einem Glühdraht (Glühkathode) werden im Innern einer evakuierten Röhre freie Elektronen erzeugt. Diese werden anschließend zu einer positiven Anode beschleunigt und gelangen dann durch ein Loch zum Leuchtschirm.
Kathodenstrahlröhre
kineel WvmUeW 2
2
1
Die Elektronen werden im homogenen elektrischen Feld abgelenkt.
Millikan Versuch
Eqgm
Gravitationskraft = elektrische Kraft
d
Uqgr 3
3
4
U
dgrq 3
3
4
1e=1,60*10-19[C]
Millikan Versuch
1e=1,60*10-19[C]
Fragen zum Millikan-Versuch
1. Zwischen zwei Metallplatten (Abstand d=1,0cm) soll ein Öltröpfchen (r=0,5*10-6m, Dichte=0,9kg/dm3) zur Schwebe gebracht werden. (g=9,81m/s2)
a) Eines der beobachteten Tröpfchen kommt bei einer Spannung von 144V zur Schwebe. Wie groß ist seine Ladung?
b) Bei welcher Spannung können die am schwächsten geladenen Tröpfchen mit diesem Durchmesser in der Schwebe gehalten werden?