Unterrichtseinsichten - Schuljahr 2014/2015 - Physik 11PH2e

Felder

• Wichtige Formeln aus dem letzten Schuljahr:
  
• In der Physik werden Erkenntnisse gewonnen,
  indem man Fragen an die Natur stellt,
  Modelle entwirft, mit denen die Antworten der Natur vorhergesagt werden können,
  indem man dann die Modelle testet (indem man sie zu falsifizieren versucht) und
  die Modelle dann entsprechend verwirft,abändert oder als physikalische Gesetzmäßigkeit annimmt.
  Der "Testzustand" der Modelle besteht immer weiter fort.
  Absolut feststehende Gesetze gibt es in der Physik nicht.
  Dies ist kein negatives Urteil über die Physik, denn die bisher gefundene Fülle an Gesetzmäßigkeiten ist so gut geprüft worden und die gefundenen Erkenntnisse haben sich in großem Umfang bestätigt, dass die Technik, die auf physikalischen Erkenntnissen beruht, aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken ist.
• Ein Beispiel für das Aufstellen und Testen eines Modells:
       
  Eine schwere Kugel liegt fest in einem Netz über der Glasplatte eines Tageslichtprojektors.
  Eine kleine Kugel wird an der großen Kugel vorbei gerollt, wird dabei aus ihrer Bahn abgelenkt und kommt an der großen Kugel zur Ruhe.
  Was kann man über die Eigenschaften der Kugeln sagen? Zum Beispiel: "Sie ziehen sich an". "Die Kugeln sind magnetisch"
  Nun ist die Massenanziehung viel zu gering, um die Bahnablenkung zu erklären und magnetisch sind die Kugeln auch nicht.
  Wie kann es eigentlich gelingen, dass Kräfte über Entfernungen hinweg wirken? Newton hat in Bezug auf die Gravitation eine solche Fernwirkung angenommen.
  In diesem Fall ist es einfach so, dass die große Kugel das Netznach unten ausbeult und dass damit die Ebene, auf der die kleine Kugel rollen kann, zur großen Kugel hin geneigt ist. Auf Grund der Erdanziehungskraft rollt also die kleine Kugel auf die große Kugel zu.
  Einstein hat die Gravitationswirkung zwischen Himmelskörpern auf ähnliche Weise erklärt: Die Himmelskörper ziehen sich nicht durch irgendwelche Fernkräfte an, sondern die beobachteten Auswirkungen auf die Bahnen erfolgt durch Änderung des Raumes um die Himmelskörper herum.

• Wiederholung zur E-Lehre:
  
  Es gibt positive und negative Ladungen.
  Gleiche Ladungen stoßen sich ab, ungleiche Ladungen ziehen sichan (siehe Versuch mit den Kunststoff- und Glasstäben).
  Ein Elektroskop schlägt aus, weil sich gleiche Ladungen auf dem festen und auf dem beweglichen Stab befinden.
• Das Problem, die Art der Ladung zu bestimmen (+ oder -) kann mit Hilfe einer Glimmalmpe gelöst werden.
  
  Wird mit einem Pol der Glimmlampe ein geladener Körperberührt, so leuchtet die berührende Seite auf, wenn der Körper negativ geladen ist und die dem Körper abgewandte Seite leuchtet auf, wenn der Körper positiv geladen ist.
  Elektronen treten vom Minuspol kommend aus dem mit dem Minuspol verbundenen Draht der Glimmlampe aus und bringen durch Energieübertragung das umgebende Neon-Gas zum Leuchten. Dannwerden sie ohne weitere Leuchterscheinung vom mit dem Pluspol verbundenen Draht aufgenommen.
• Faraday-Becher
  
  Bringt man mit der Konduktorkugel (=Ladungslöffel, Kugel an Isolierstiel)Ladungen in den Akuminiumbecher, so kann man diese anschließend nicht wieder aus dem Becher herausholen.
  Wenn man dann mit der Konduktorkugel das Innere des Bechers berührt und anschließend die Konduktorkugel an das Elektroskop hält, zeigt dieses kein Ausschlagen des Zeigers.
  Berührt man aber den Becher mit dem Ladungslöffel von außen und hält den Ladungslöffel dann an das Elektroskop, zeigt dieses einen Ausschlag.
  Die Ladungen sammeln sich also am Becher an der Außenwand. Grund: Die (gleichen) Ladungen stoßen sich gegenseitig ab und sammeln sich so weit wie möglich voneinander entfernt.
• Ein geschlossener Metallbecher oder besser Metallkäfig hat also die Eigenschaft, dass sich Ladungen nur außen sammeln können.
  Im Innern ist man geschützt (z.B. im Auto oder in einer Metallgitterkugel) vor starker Ladung, z.B. vor einem Blitz.

2014-09-22

• Strom ist bewegte Ladung.
  Das zeigte sich sehr anschaulich in folgendem Versuch:
  
  Die in der Influenzmaschine getrennte Ladung kann eigentlich die Glimmlampe nicht zum Leuchten bringen, da der Plattenkondensator im Stromkreis als geöffneter Schalter wirkt. Die pendelnde Kugel (Tischtennisball mit Alufolie überzogen) überträgt aber ständig mit großer Geschwindigkeit Ladungen von einer Platte zur anderen und damit wird der Stromkreis geschlossen.
• Links im Bild ist andeutungsweise ein drehbar aufgehängter Dreizack zu sehen:
  
  Wird der Dreizack durch die Influenzmaschine negativ aufgeladen, so sitzen die Elektronen an den Spitzen sehr eng, stoßen sich mehr ab als an anderen Stellen und verlassen den Dreizack an den Spitzen.
  Durch den Rückstoß wird der Dreizack in Drehung versetzt.
• Versuch zur Influenz
  
  Nähert sich eine geladene Konduktorkugel einem neutralen Elektroskop, so zeigt dieses einen Ausschlag, der aber zurück geht, wenn man die Konduktorkugel wieder entfernt.
  Ein geladenes Elektroskop zeigt einen stärkeren Ausschlag, wenn sich auf der Kugel dieselbe Ladungsart befindet wie auf dem Elektroskop
  und es zeigt einen schwächeren Ausschlag, wenn sich unterschiedliche Ladungen auf Kugel und Elektroskop befinden.
  Erklärung:
  Die Ladungen der Kugel wirken so auf die Ladungen im Elektroskop, dass die gleichnamigen Ladungen nach unten in den Bereich des Zeigers abgestoßen werden und die ungleichnamigen Ladungen nach oben in den Elektroskop-Teller gezogen werden.
  Da keine Verbindung zwischen Kugel und Elektroskop besteht, treten auch keine Ladungen über. Nach Entfernen der Kugel ist also der alte Elektroskopzustand wieder hergestellt.
• In einem mathematischen Exkurs haben wir die Bedeutung und Verwendung der Mathematik (Ableitungen) in der Physik besprochen.
  Ist die Stromstärke nicht konstant, so kann man die momentanen Werte der Stromstärke durch Grenzwertbildung berechnen:
  
• Auch in anderen Fällen kann ein momentaner Wert durch die Ableitung dargestellt werden.
  Beispiel beschleunigte Bewegung mit konstantem a:
  

• Versuch zur Definition des elektrischen Feldes
  
  Die große Kugel rechts enthält mit Hilfe eines Hochspannungsgerätes einen konstanten negativen Ladungsüberschuss (= die Kugel ist negativ geladen).
  Auf die linke kleine Kugel werden mit Ladungen von einer Induktionsmaschine unterschiedliche Ladungsmengen (positive Ladungen) gebracht.
  Die dadurch wirkende Anziehungskraft (unterschiedliche Ladungen auf beiden Kugeln) wird mit einem Newtonmeter gemessen.
  Ebenso wird die auf der kleinen Kugel befindliche Ladungsmenge mit einem Verstärker (links etwas versteckt im Bild) gemessen.
  Da das Newtonmeter nicht exakt auf 0 gestellt werden konnte, wurden auch die offsets an diesem Gerät gemessen.
  Messwerte:
  
• Die Auswertung erfolgt mit folgenden Schritte am Taschenrechner:
• Eintragen der Messreihen in die Listen L1 (F_offset), L2 (F) und L3 (Q).
• L4: Differenz von F_offset und F, also L4=L2-L1
• Graph: F in Anhängigkeit von Q, also waagrecht L3 (Q), senkrecht L4 (F)
• lineare Regression
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• Die lineare Regression zeigt, dass die Messpunkte auf einer Geraden liegen.
  Eigentlich müsste der Punkt (0/0) zum Graphen gehören, denn wenn die kleine Kugel keine Ladung trägt, wird sie auch nicht von der großen Kugel angezogen.
  Oder etwa doch?
  Durch die geladene große Kugel wird ständig durch Influenz eine bestimmte Ladungsmenge auf die kleine Kugel gezogen, wenn die Ladung vom Ladungsverstärker abgenommen wird.
  Die gemessene Ladung ist also zu klein. Verlängert man die waagrechte Q-Achse in den negativen Bereich hinein, so erkennt man, dass die durch Induktion gebundene Ladung etwa 2·10nAs beträgt.
• Addiert man die durch Induktion gebundene Ladung zur gemessenen Ladung hinzu, so erhält man eine Ursprungsgerade. Es gilt also F~Q oder F/Q=const.
• Befindet sich mehr Ladung auf der großen Kugel, wird sich der Wert für F/Q vergrößern.
  Wird der Abstand der beiden Kugeln größer, wird sich der Wert von F/Q verkleinern.
  Da die Ladung auf der großen Kugel und der Abstand beliebig gewählt wurde, wird immer gelten F/Q=const.=E
• Die Proportionalitätskonstante E nennt man elektrische Feldstärke. Man kann ihren Wert bestimmen, indem man die Kraft auf eine im Feld befindliche Probeladung misst.
• Hausaufgabe: Seite 190 Aufgaben 1 und 2

• Bei der Aufgabe mit dem geladenen Massestück, das durch die Gravitation nach unten bewegt wird und durch ein elektrisches Feld nach oben bewegt wird, haben wir eine wichtige Methode zur Erkenntnisgewinnung in der Physik kennengelernt:
  Wir haben 2 Kraftvektoren durch Formeln beschrieben und diese Vektoren so kombiniert (=addiert), dass der Ergebnisvektor die Kraft anzeigt, die insgesamt auf das Elektron wirkt.
  So, wie wir hier beteiligte Kräfte gesucht und diese kombiniert haben, werden wir später auch beteiligte Energien suche und diese kombinieren um zu Lösungen gestellter Probleme zu kommen.
• Flächenladungsdichte σ
  
  Von 2 großen geladenen Platten haben wir mit kleineren Platten-Löffeln Ladungen abgenommen und gemessen.
  Wir haben festgestellt, dass bei konstant angelegter Hochspannung die Ladung Q proportional zur Fläche A der Ladungslöffel ist.
  Den Proportionalitätsfaktor nennt man σ (sigma) und Flächenladungsdichte:
• Da die Feldstärke um so größer wird, je mehr Ladungen pro Fläche vorhanden sind und da sicher auch die n-facheLadung eine n-fache elektrische Feldstärke erzeugt, gilt auch σ~E.
  Der Proportionalitätsfaktor in dieser Beziehung heißt ε₀ (epsilon 0): σ=ε₀·E.
  Will man E bestimmen, so muss man nicht die umständliche Methode mit der Kraft- und Ladungsmessung durchführen (E=F/Q), sondern kann die Kraft- durch eine Flächeninhaltsmessung ersetzen: σ=ε₀·E=ε₀·Q/A.
• Zum Begriff "Elementarladung" siehe diesen Artikel zum Millikan-Versuch.

2014-10-02

• Im alltäglichen Leben befinden sich Ladungsquellen meistens nicht auf ausgedehnten Flächen, sondern auf kleinen rundenKörpern (z. B. Staub).
  Wie das elektrische Feld in der Umgebung von solchen geladenen, runden Körpern aussieht, haben wir im Versuch untersucht:
  
  Eine Kugel wird geladen und in verschiedenen Abständen zu einem Elektrofeldmeter (misst die elektrische Feldstärke) aufgestellt.
  Die elektrische Feldstärke wird in Abhängigkeit von der Entfernung gemessen.
  Messwerte und Auswertung:
  
  Auf Grund der Lage der Messpunkte wird eine Potenzfunktion vermutet und entsprechend eine Regression durchgeführt. 
  Es ergibt sich in etwa die Funktionsgleichung y=19·x^-2 bzw. E=19·r^-2=19/r².
  Da die elektrische Feldstärke proportional zur Ladung auf der Kugel sein wird, erhält man als Ergebnis:
  Mit der gemessenen Ladung Q=2nC auf der Kugel erhalten wir für den Proportionalitätsfaktor k den Wert 9,5·10⁹ Nm²/C² erhalten.
• Radialsymmetrisches Feld
  Eine elektrisch aufgeladene Metallkugel wird von 2 metallenen Halbkugeln umgeben.
  Auf diesen wird durch Induktion eine Ladung getrennt, die der Ladung auf der Kugel entspricht.
  Die Ladungsmessung der Kugel-Ladung und der Halbkugeln-Ladung führt zu gleichen Ladungsmengen.
  
  Die Feldlinien gehen von Kugel und von den Kugelschalen radialsymmetrisch aus (senkrecht zur Kugeloberfläche).
  Man kann deshalb die Feldlinien in Gedanken bis zur Mitte der Kugel zurückverfolgen und sagen:
  Die Ladung einer geladenen Kugel entspricht der Ladung eines Punktes, dem Mittelpunkt der Kugel. Der Kugelradius spielt keine Rolle.
  Da sich die Ladungen bei größeren Kugeln, also in größerer Entfernung vom Mittelpunkt, auf eine größere Fläche verteilen, nimmt das elektrische Feld nach außen hin ab.
• Das im Versuch zur Abhängigkeit E(r) gewonnene Ergebnis kann auf Grund dieses Versuches durch theoretische Betrachtungen aufbereitet werden.
  Bekannt ist aus dem Versuch, dass bei Entfernung von einer Ladung die elektrische Feldstärke abnimmt (qualitativ) und dass diese Abnahme wahrscheinlich gemäß der ProportionalitätE~Q/r² geschieht (quantitativ).
• Wir wissen: E=1/ε₀·σ und σ=Q/A. Daraus folgt E=1/ε₀·Q/A.
  Eigentlich war A jeweils die Fläche der gleich großen und gleich geladenen Kondensatorplatten beim homogenen Feld.
  Wir haben aber nun gesehen, dass auf der kleinen Kugel und der großen (aus zwei Halbkugeln bestehenden) Kugel jeweils die gleiche Ladung vorhanden war.
  Die Feldlinien standen alle senkrecht auf diesen beiden Kugeln.
  Die Flächenladungsdichte der kleinen Kugel ist also größer als die der großen Kugel.
  Das gilt dann entsprechend auch für die elektrische Feldstärke.
  Analog zum Kondensatorfeld setzen wir also für den Flächeninhalt bei der Flächenladungsdichte die Kugelfläche ein: A=4πr².
  Damit erhalten wir: in Übereinstimmung (E~1/r²) mit dem Versuch.
  Das zu dieser Gesetzmäßigkeit gehörende elektrische Feld nennt man radialsymmetrisches Feld oder Coulombfeld.
  Für die Kraft (genannt Coulombkraft) im radialsymmetrischen Feld gilt dann wegen E=F/Q bzw. F=E∙Q:
  

• Da man oft nicht zwischen Probeladung und felderzeugender Ladung unterscheiden kann, schreibt man das Coulombsche Kraftgesetz neutraler so:
  

2014-10-06

• Auswertung von Feldlinienbildern zum elektrischen Feld:
  
  Mit einem Tageslichprojektor werden die Feldlinienbilder an die Tafel (links) bzw. Wand (Mitte und rechts) projiziert:
     
• Zweikreisförmige Elektroden mit unterschiedlicher Ladung erzeugen ein Feldlinienbild, das an das Feldlinienbild eines Stabmagneten erinnert.
• Die Feldlinien treten senkrecht aus den Elektroden aus.
• Der Verlauf der Feldlinien ergibt sich aus der Kraft, die an jeder Stelle der Fläche auf eine positive Probeladung wirkt.
  Die Probeladung wird von der positiv geladenen Elektrode abgestoßen und von der negativ geladenen Elektrode angezogen.
  Das Kräfteparallelogramm ergibt eine Kraft, deren Pfeil parallel zur Feldlinie im betreffenden Punkt liegt.
• Feldlinien überschneiden sich nicht, da die Kraftrichtung an jeder Stelle eindeutig ist (die Ladung hat keine Wahl zwischen zwei Kraftrichtungen).
• Zwischen zwei geraden und parallelen Elektroden bildet sich ein homogenes Feld aus.
• Für alle elektrischen Felder gilt:
  
• Spezielle Felder:
• Homogenes Feld (Plattenkondensator):
• Zylindersymmetrisches Feld (Feld einer geladenen Stange):
• Radialsymmetrisches Feld (Feld einer geladenen Kugel, Coulombfeld):
• Wegen der Beziehung F=E·Q gilt (Q_P ist die Probeladung, Q_A die felderzeugende Ladung):
• Kraft im homogenen Feld:
• Kraft im zylindersymmetrischen Feld:
• Kraft im radialsymmetrischen Feld:  

2014-10-13

• Rechenaufgaben zum Coulomb-Gesetz.
  Wichtige Tipps zum Lösen der Aufgaben:
• aufschreiben, was gegeben ist und was gesucht ist
• Skizze anfertigen
• Hilfslinien einzeichnen
• rechtwinklige Dreiecke suchen
• alles beschriften
• Beziehungen zwischen Kräften, Energien usw. suchen
• vor dem Einsetzen der Werte alles in die Grundeinheiten umrechnen
• beim Taschenrechner nicht "8.8*10^-12" schreiben, sondern "8.8E-12"
• Auffrischen wichtiger Grundkenntnisse:
  
  Achtung:
  Auf dem Taschenrechner steht statt arcsin die Taste mit sin^-1. Das ist verwirrend, denn wegen x^-1=1/x müsste eigentlich gelten sin^-1α=1/sinα, aber das ist nicht dasselbe wie arcsin α !

2014-10-16

• Wiederholung zur Klausur

2014-10-20

• Klausur 1  [ Aufgaben | Lösungen ]

2014-10-23

• Besprechung des Leistungsstandes
  Parallel dazu: Artikel über elektrisches Potenzial durcharbeiten (Besprechung dazu nach den Ferien)

2014-11-10

• Rückgabe der Klausur 1  [ Aufgaben | Lösungen ]
• Man kann für jeden Punkt eines Feldes das Potenzial 0 beliebig definieren. Von diesem Wert hängen dann die Potenziale an den anderen Stellen des Feldes ab.
• Beispiel aus der Mechanik:
  Hebe ich eine Kugel, die auf dem Tisch liegt, um 50cm in die Höhe, so kann ich sagen:
  Die Tischoberfläche hat die Höhe 0cm. Dann hat die Kugel nachher die Höhe 50cm und die potnezielle Energie beträgt E_Pot=m∙g∙50cm.
  Ich kann aber auch sagen:
  Die Tischoberfläche hat die Höhe 1m über dem Fußboden. Dieser habe die Höhe 0cm. Damit hat die Kugel auf dem Tisch die potenzielle Energie E_Pot=m∙g∙50cm.
  Nach dem Hochheben hat die Kugel die Höhe 150cm und damit die potenzielle Energie E_Pot=m∙g∙100cm.
  Der Potenzialunterschied beträgt dann ∆E_Pot=m∙g∙100cm-m∙g∙50cm=m∙g∙50cm.
  Wichtig sind nur die Differenzen zwischen den Höhen, nicht die absoluten Werte.
  

2014-11-13

• Definition des Potenzials ϕ im homogenen elektrischen Feld
  Allgemein gilt: Energie gleich Kraft mal Weg, also W=F∙s und mit F=Q∙E auch W=Q∙E∙s.
  Die Arbeit im Feld ist also abhängig von der Größe der Probeladung im Feld.
  Dividiert man aber W durch Q bleibt ein Wert übrig, der nur noch von der elektrischen Feldstärke und dem zurückgelegten Weg abhängt: W/Q=E∙s.
  Diesen Wert nennt man Potenzial ϕ=W/Q=E∙s.
  Die Differenz zweier Potenziale ϕ1 und ϕ2 gibt an, wieviel Arbeit notwendig war, um eine Ladung vom Ort s1 zum Ort s2 zu verschieben.
  Diese Differenz heißt Spannung U=ϕ2-ϕ1=E∙(s2-s1).
  Wird im Feld eines Plattenkondensators die Ladung von der einen Platte zur im Abstand d befindlichen anderen Platte bewegt, so ist dazu die Arbeit W=Q∙E∙d nötig und damit gilt U=E∙d (das gilt aber nur im homogenen Feld!).
• Messung zur Abhängigkeit von Spannung und Ladung bei einem Plattenkondensator.
  
  Ein Plattenkondensator wird mit unterschiedlichen Spannungen aufgeladen.
  Gemessen wird dann jeweils die aufgenommene Ladung.
  
  Auswertung mit dem Taschenrechner:
  Es wird eine lineare Regression durchgeführt.
       
  Ergebnis: Spannung U und Ladung Q sind proportional zueinander: Q~U → Q=C∙U → C=Q/U
  C nennt man die Kapazität eines Kondensators. Je mehr Ladung pro Spannung gespeichert werden kann, desto größer ist die Kapazität.

2014-11-17

• Abhängigkeit der Kapazität C eines Kondensators von seiner Geometrie (Plattengröße A und Plattenabstand d)
• Versuch zur Abhängigkeit der gespeicherten Ladung Q vom Plattenabstand d:
  Messung:
  
  Auswertung: potenzielle Regression mit dem Taschenrechner
  
  Es ergibt sich etwa die Gleichung Q=39∙d^-0,99≈30∙d^-1=30/d
• Versuch zur Abhängigkeit der gespeicherten Ladung Q von der Plattengröße A
  Bei gleicher Spannung U und gleichem Plattenabstand d befand sich auf der kleinen Platte mit dem Flächeninhalt A₁=400cm² die Ladung Q₁=11nC, auf der großen Platte mit dem Flächeninhalt A₂=800cm² die Ladung Q₂=22nC. Weitere Plattengrößen waren leider nicht vorrätig.
  Ergebnis: Die auf den Platten enthaltene Ladung Q (bei gleicher Spannung und gleichem Plattenabstand) ist proportional zur Plattengröße A: Q~A
• Aus Q~ A und Q~1/d folgt Q~A/d oder Q=const.∙A/d und mit konstantem U auch C=const.∙A/d.
  Die Größe der Konstante ergibt aus schon bekannten Formeln:
  

2014-11-20

• Nachtrag zur letzten Stunde:
  Wird in einem Kondensator bei der Spannung U die Ladung Q gespeichert, so beträgt die gespeicherte Energie W=1/2∙C∙U².
  Die Herleitung geschieht anschaulich über eine Dreiecksflächenberechnung oder über ein Integral (noch unbekannt).
• Grundsätzlich sollte man sich Folgendes merken:
  Die Formel W=F∙s gilt nur dann, wenn die Kraft F entlang des Weges s konstant ist.
  Ändert sich F entlang des Weges mit der Funktionsgleichung F(s), so muss zur Berechnung integriert werden.
• Aus der Definition U=W/Q der Spannung folgt durch Umstellen W=U∙Q.
  Da bei Zunahme der Ladung die Spannung U nicht konstant bleibt, sondern linear zunimmt, betrachtet man sehr geringe Zunahmen ΔQ der Ladung und erhält geringe Zunahmen ΔW der Energie bei etwa konstanter Spannung U(Q). Um die Gesamtenergie zu erhalten, muss über alle Teilenergien summiert werden - exakt mit Hilfe der Integralrechung:
   
  Graphisch kann der Wert auch durch eine Flächenberechnung erhalten werden:
   
• Bewegung von freien Elektronen im elektrischen Feld
  
  Elektronen werden beschleunigt und treten parallel zu den Platten eines Plattenkondensators in ein elektrisches Feld ein.
  In ursprünglicher Flugrichtung bewegen sie sich mit konstanter Geschwindigkeit: x=v₀∙t.
  Senkrecht zu den Platten bewegen sich die Elektronen in beschleunigter Bewegung: y=1/2∙a∙t².
  Wir haben zur Wiederholung des waagrechten Wurfs (um einen solchen handelt es sich hier nämlich) eine Aufgabe aus der Mechanik gerechnet (hier eine andere Übungsaufgabe zum waagrechten Wurf).
  In der nächsten Stunde wenden wir dann das Wiederholte auf das Elektronenproblem an.

2014-11-24

• Ablenkung von Elektronen im elektrischen Feld
  
  Hier die Rechnung zur Ablenkung im elektrischen Feld.

2014-11-27

• Rechenaufgaben zur Ablenkung von Elektronen im elektrischen Feld.

2014-12-01

• Wiederholung zur Klausur
• Wird ein Isolator in den Plattenkondensator gebracht, so wird bei angelegter Spannung mehr Ladung auf den Platten gespeichert, die Kapazität steigt also an.
  Grund ist eine leichte Ladungstrennung im Isolator durch Influenz. Dadurch sinkt die elektrische Feldstärke und damit auch die anliegende Spannung.
  Bei weniger Spannung aber gleicher Ladung ist wegen C=Q/U die Kapazität größer.
   
  Das Sinken der Spannung wird durch das Elektroskop angezeigt. Wird die Glasplatte aus dem Kondensator gezogen, steigt der Ausschlag des Elektroskops wieder an.
  Der Faktor, um den die Kapazität größer wird, wenn ein Nichtleiter ins Feld gebracht wird, wird Dielektrizitätszahl oder Permittivitätszahl ε_r genannt.
  Für das Vakuum ist ε_r=1. Es gilt allgemein für die Kapazität eines Kondensators:
  
  

2014-12-08

• Klausur 2  [ Aufgaben | Lösungen ]