Ladungen & Felder - Mittelstufe

Versuche

Darstellung von elektrischen Feldlinien

Grießkörner auf Rizinusöl

Grießkörner können in einem elektrischen Feld influenziert werden. Sie richten sich längs der Feldlinien aus und bilden dann auf Grund der gegenseitigen Anziehung Grieskörner-Ketten.

Damit die Grießkörner genügend Bewegungsraum haben, lässt man sie auf Rizinusöl oder Glyzerin schwimmen. Die angelegten Spannungen müssen verhältnismäßig hoch sein, Die Bilder kann man besonders gut im durchscheinenden Licht eines Tageslichtprojektors zeigen.

Auf den Tageslichtprojektor stellt man zunächst eine Glasplatte zum Schutz des Tageslichtprojektors vor dem schwer zu entfernenden Öl. Darauf stellt man die flache Glasschale mit dem Rizinusöl und dem Grieß und schließt die Elektroden an eine Hochspannung lieferndes Gerät (Bandgenerator oder Hochspannungs- Netzgerät) an.

In der Draufsicht sieht man wie sich die Grießkörner langsam zu Ketten formieren, die man in der Projektion (untere Bilder) gut zeigen kann.

Draufsicht
Feld einer isoliert aufgestellten Kugel, das Äußere ist durch Influenz entgegengesetzt geladen Ein solches Feld ist radialsymmetrisch.
Feld zweier entgegengesetzt geladener Platten Dieses Feld zeichnet sich dadurch aus, dass die Feldlinien zwischen den Platten parallel sind und die Kraft auf einzelne Ladungen überall gleich.
Feld zweier entgegengesetzt geladener Kugeln Dieses Feld ähnelt stark dem Feld zweier gegenüberliegender unterschiedlicher magnetischer Pole.
Feld zweier gleich geladener Kugeln Dieses Feld ähnelt stark dem Feld zweier gegenüberliegender gleicher magnetischer Pole.	Dieses Bild ist mit Rizinus schwer darzustellen
Feld im Inneren einer Kugel Im Inneren eines Metallringes ist es feldfrei ("Faradayscher Käfig").

Was unterscheidet Grießbilder von Feldlinienbildern?
1.	Feldlinien schneiden oder teilen sich nicht - Grießkörnerketten tun dies schon.
2.	Grießkörnerketten laufen nicht exakt entlang einer Feldlinie - die Grießkörnerkette wird durch die Feldrichtung (Kraft auf eine Probeladung) und die gegenseitige Beeinflussung der Grießkörner bestimmt, die Feldlinien werden nur durch die Feldrichtung bestimmt.

Plastikfasern auf Karton

Plastikfasern richten sich ebenfalls auf Grund ihrer länglichen Molekülstruktur in einem elektrischen Feld aus. Streut man sie mit einem Salzstreuer auf einen Karton, so bleiben sie in Feldrichtung liegen. Die typischen Kettenbildung wie bei Grießkörnern ist allerdings nicht so stark ausgeprägt. Man sollte beim Bestreuen die Spannung hoch einstellen, wenn man in größerer Entfernung der Elektroden streut, damit sie sich gut ausrichten, die Spannung aber reduzieren, wenn man in der Nähe der Elektroden streut, da sonst die Plastikfasern auf Grund der Influenzwirkung einfach zu den Elektroden gezogen werden.

Auf ein kleines Tischchen werden vorgefertigte Kartons mit Metallelektroden gebracht, die von unten über je eine Nadel mit den Polen eines Hochspannungs-Netzgeräts verbunden werden. Dann streut man Plastikfasern mit einem Salzstreuer gleichmäßig über die Kartons.

Zwei ungleichnamig geladene Kugeln	Kugel und Platte
Modell Plattenkondensator	Modell des feldfreien Raum (Faraday - Käfig)
Feldverlauf an der Spitze	Das Elektroskop
Isolierte Ladung	Was unterscheidet Plastikfaserbilder von Feldlinienbildern?
	1.	Die Dichte (Anzahl der Fäden pro cm²) von Plastikfasern sagt nichts über die Stärke des Feldes (Größe der Feldkraft) aus, sondern hängt nur von der Menge der draufgeschütteten Plastikfasern ab.
	2.	Bei Feldlinienbildern zeichnet man die Feldlinien an Orten größerer Feldkraft enger zusammen als am Orten geringerer Feldkraft.