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Aufgabe

Elektrostatisches Pendel

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Abb. 1

Zwischen die ungleichnamig geladenen Platten eines Plattenkondensators wird ein an einem Isolierfaden aufgehängter, bronzierter Tischtennisball gebracht. Der Ball wird zur linken Platte geführt und dann sich selbst überlassen.

a)Beschreibe die sich nun abspielenden Vorgänge (bei genügend starkem Feld), wenn die Platten nicht mit einer Spannungsquelle verbunden sind.

b)Beantworte die Teilaufgabe a) für den Fall, dass die Platten mit den Polen einer Hochspannungsquelle verbunden sind.

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Abb. 2 Aufbau, Durchführung und Beobachtung des Versuchs mit dem elektrostatischen Pendel ohne angelegte Spannungsquelle

a)Berührt der zunächst neutrale Ball die positive Platte, so wird er auch positiv (d.h. er übernimmt den Elektronenmangel der Platte; Elektronen fließen vom Ball zur positiven Platte). Die positive Ladung der Platte nimmt etwas ab.

Der nun positive Ball wird von der linken Platte abgestoßen und von der rechten Platte angezogen, er pendelt nach rechts.

An der rechten negativen Platte (Elektronenüberschuss) nimmt der Ball Elektronen auf, wird zunächst neutral, nimmt weiter Elektronen auf und ist nun negativ geladen, die Ladung der rechten Platte hat etwas abgenommen. Nun pendelt der Ball nach links.

Die Bewegung des Balls ist allerdings nicht mehr so rasch wie vorher, da die Platten nicht mehr so stark aufgeladen sind. Die Vorgänge wiederholen sich so lange, bis die Platten entladen sind. Der Ball bleibt schließlich in der Mitte stehen.

Abb. 3 Aufbau, Durchführung und Beobachtung des Versuchs mit dem elektrostatischen Pendel mit angelegter Spannungsquelle

b)Es findet wie beim Vorgang von Teilaufgabe a) ein ständiger Umladeprozess statt. Jedoch wird die Ladung, welche der Ball von einer Platte übernimmt, jeweils durch die Stromquelle wieder nachgeliefert. Es kommt zu keiner Entladung der Platten und somit pendelt der Ball ständig hin und her.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Elektrizitätslehre

Ladungen & Felder - Mittelstufe