b)Erläutern Sie unter Verwendung einer Skizze die Funktionsweise eines Elektroskops mit geerdetem Gehäuse.
c)Nähert man einem negativ aufgeladenen Elektroskop einen geladenen Körper, so beobachtet man, dass der Zeigerausschlag zurückgeht. Erklären Sie diese Beobachtung und geben Sie an, welche Ladungsart der Körper hat.
d)Die positiv geladene Kugel nähert sich rasch der ungeladenen Metallkugel, ohne sie zu berühren. Man beobachtet, dass die Glimmlampe aufleuchtet. Erklären Sie die Beobachtung und geben Sie an, welche Elektrode aufleuchtet.
e)Wenn Sie an einem trockenen Tag nach dem Haarwaschen und Föhnen (d.h. das Haar ist entfettet und trocken) das Haar mit einem trockenen Plastikkamm kämmen, dann werden - wie in dem Bild gezeigt - Papierschnitzel vom Kamm angezogen. Erklären Sie diese Erscheinung!
a)Unter elektrischer Influenz versteht man die Ladungstrennung in einem (neutralen) Körper bei Anwesenheit eines geladenen Körpers.
Hinweis: Ist der Körper leitend, so verschieben sich die beweglichen negativen Ladungsträger in Richtung der positiven Kugel nach rechts, auf der linken Seite bleiben die positiven Atomrümpfe zurück. Handelt es sich bei dem Körper um einen Isolator, so gibt es keine beweglichen Ladungsträger, jedoch verschieben sich die Ladungsschwerpunkte. Vereinfachte Darstellung für beide Fälle im rechten Bild!
b)Die zu messende Ladung sitzt auf dem isolierten Kopf des Elektroskops und auf dem Blättchensystem. Da die Blättchen gleichnamig geladen sind, stoßen sie sich ab. Daraus ergibt sich ein Ausschlag, der umso größer ist, je mehr Ladung auf dem isolierten Teil sitzt. Die Ladung auf dem isolierten Teil des Elektroskops influenziert am Gehäuse eine entgegengesetzte Ladung. Da das Gehäuse zunächst neutral war, fließt Ladung zur Erde ab bzw. von der Erde auf das Gehäuse. Der Influenzeffekt am Gehäuse vergrößert den Ausschlag des Elektroskops.
c)Wenn der Ausschlag des Elektroskops bei Annäherung des Körpers zurückgeht, muss ein Teil der negativen Ladung des Zeigersystems zum Kopf des Elektroskops gezogen werden. Dies ist aber gerade dann der Fall, wenn der angenäherte Körper positiv geladen ist, da dieser dann aufgrund der Influenz mehr negative Ladungen auf dem Elektroskopkopf bindet.
Abb. 8
Ladungsbewegungen auf einer ungeladenen Kugel bei Annäherung einer positiv geladenen Kugel
d)Der rechte Körper influenziert auf der linken Kugel Ladungen (Bindung der negativen Ladungen auf der rechten Seite der linken Kugel). Da die Kugel über die Glimmlampe leitend mit der Erde verbunden ist, kann die positive Ladung zur Erde abfließen (oder anders ausgedrückt: . . . kann die positive, influenzierte Ladung auf der linken Kugel durch Elektronen der Erde ausgeglichen werden).
e)Die Oberfläche des Kammes reibt am Haar. Der Kamm (und auch das Haar) wird dadurch geladen. Die Ladung des Kammes verursacht eine Ladungstrennung in den ursprünglich neutralen Papierschnitzeln. Dabei ist die Region des Papiers, die näher am Kamm gelegen ist entgegengesetzt geladen wie der Kamm. Es kommt zur Anziehung!
Hinweis: Die Papierschnitzel tragen auch die gleiche Ladungsart wie der Kamm. Diese ist jedoch vom Kamm weiter entfernt, so dass die oben beschriebene anziehende Wirkung überwiegt.
