Mit der dargestellten Anordnung kann man die Wassertropfen, welche aus dem oberen Vorratsgefäß heraustropfen, elektrisch aufladen. Dazu wird z.B. der Pluspol der Hochspannungsquelle (ca. \(4\,\rm{kV}\)) mit dem oberen Tropfgefäß verbunden und der Minuspol der Quelle geerdet.
Das Auffanggefäß für die Tropfen kann entweder mit einem Elektroskop zur Ladungsmessung oder aber mit einem sehr empfindlichen Messverstärker zur Messung der Stromstärke verbunden werden.
Teilversuch 1: Zusammenhang zwischen Versuchsdauer und Ladung
Die Wassertropfen fallen in das untere Auffanggefäß, welches auf dem Kopf des Elektroskops steckt (der Messverstärker ist noch nicht angeschlossen). In der folgenden Animation ist der Versuchsablauf (vergröbert) dargestellt. Es werden davon ausgegangen, dass jeder Tropfen etwa die gleiche Ladung trägt. Bei konstanter Anzahl der Tropfen pro Zeiteinheit fließt also ein Strom konstanter Stärke vom oberen zum unteren Gefäß.
Aufgabe
Erläutere, welcher Zusammenhang die Animation zum ersten Teilversuch zwischen der in einer Zeitspanne \(\Delta t\) insgesamt geflossenen Ladungsmenge \(\Delta Q\) und der Zeitspanne \(\Delta t\) vermuten lässt.
Teilversuch 2: Zusammenhang zwischen Stromstärke und Ladung
Nun wird das Elektroskop durch einen Strommesser ersetzt. Meist verwendet man dazu einen empfindlichen Messverstärker mit Anzeigegalvanometer (in der Fotografie rechts).
Zunächst wird der Versuch mit konstanter aber niedriger Tropfenfrequenz (wie oben) durchgeführt. Der Strommesser zeige einen Ausschlag der relativen Größe 1 (im Realversuch pendelt der Zeiger des Strommessers um diesen Wert).
Nun verdoppelt man die Tropfenfrequenz und beobachtet wieder den Strommesser.
Aufgabe
Erläutere, welchen Zusammenhang die Animation zum zweiten Teilversuch zwischen der in einer Zeitspanne \(\Delta t\) insgesamt geflossenen Ladungsmenge \(\Delta Q\) und der Stromstärke \(I\) vermuten lässt.
Aufgabe
Fasse die Ergebnisse der beiden Teilversuche zusammen.