Zwei Kugeln aus Aluminium sind an leitenden Fäden aufgehängt.
Die Kugeln sind Teil eines Stromkreises, der im Wesentlichen aus einer Gleichspannungsquelle (Spannung U) und einem hochohmigen Widerstand mit dem Wert R besteht. Die Kugeln stellen in diesem Stromkreis den "Schalter" dar:
Solange die Kugeln voneinander getrennt sind ist der Schalter offen. Während der Kontaktzeit der metallischen Kugeln ist der Schalter geschlossen.
Die in dem Stromkreis während der Kontaktzeit geflossene Ladung ΔQ kann mit einem Messverstärker bestimmt werden, der als Ladungsmesser verwendet wird.
Schaltplan
schematische Versuchsdarstellung
Ergebnisse:
Bei einer Spannung von \(U=40\,\rm{V}\) und einem Widerstand von \(R=500\,\rm{kΩ}\) ist während der Kontaktzeit die Ladung \(\Delta Q = 1{,}2\cdot 10^{-8}\,\rm{As}\) geflossen.
Aufgabe
Bestimmen Sie aus den Versuchsergebnissen die Stoßdauer \(\Delta t\).
Aus der Spannung und dem Widerstand lässt sich die Stromstärke berechnen, die sich während der Kontaktzeit einstellt:
\[ R = \frac{U}{I} \quad \Rightarrow \quad I = \frac{U}{R} \quad \Rightarrow \quad I = \frac{40\, \mathrm{V}}{500 \cdot 10^3\, \Omega} = 8 \cdot 10^{-5}\, \mathrm{A} \]
Aus dem Zusammenhang zwischen Ladung, Strom und Zeit lässt sich die Stossdauer berechnen:
\[ \Delta Q = I \cdot \Delta t \quad \Rightarrow \quad \Delta t = \frac{\Delta Q}{I} \quad \Rightarrow \quad \Delta t = \frac{1,2 \cdot 10^{-8}\, \mathrm{As}}{8 \cdot 10^{-5}\, \mathrm{A}} = 1,5 \cdot 10^{-4}\, \mathrm{s} \]
