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Elektrische Arbeit
Zwei große Metallplatten
sind an den Minus- und
Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen.
Dazwischen pendelt ein
Tischtennisball mit
leitfähigem Überzug hin
und her.
Wird der Plattenkondensator nach dem Aufladen
von der Hochspannung
getrennt, dann entlädt die
pendelnde Kugel die
Platten sehr schnell und
die Bewegung kommt
zum Stillstand.
Definition der elektrischen Spannung
Die Spannung ist die
elektrische Energie
dividiert durch die Ladung
des Probekörpers
(Einheit: Volt)
el
el
el
Achtung Verwechslungsgefahr: Feldstärke E und
Energie Eel
Messung elektrischer Spannung
Für einen
Eine
Spannung
Meßpunkt
wird im
immer
Feld
zwischen
zwischen
den
zwei
Punkten eines
Kondensatorplatten
ist
Stromkreises
zusätzlich
eineoder eines
Feldes gemessen. Zur
Flammensonde
Messung vonDiese
erforderlich.
Spannungen
sorgt
werden
für
eine digitale
ausgeglichene
Voltmeter
benutzt.von
Anzahl
Ein positiven
integrierter
und
Baustein wandelt
negativen
Ladungen
dieund
Spannung
damit
einem
direkt
ungestörten
in einen
Zahlenwert um.
Feld.
Plattenkondensator
E
1 Q
0 A
Q  C U
Kapazität eines Kondensators:
C
0  A
d
Q

U
[Farad]
Dielektrikum im Plattenkondensator
Bringt man ein Dielektrikum in einen Plattenkondensator, wird die Polarisation
ein dem äußeren Feld entgegengerichtetes Feld aufgebaut. Bei gleicher Ladung
nimmt die Feldstärke und damit die Spannung ab, also wird die Kapazität größer.
C   r  C0
Parallelschaltung
Parallelschaltung:
U  U1  U 2
Q  Q1  Q2
C U  Q   Qi   Ci U
C   Ci
Serienschaltung
Serienschaltung:
Gesamtspannungsabfall
U  U1  U 2
Q  Q1  Q2
Q
Q
 U  U i  
C
Ci
1
1

C
Ci
Gespeicherte Energie
Um den Kondensator aufzuladen, muß gegen das sich aufbauende E-Feld
Arbeit geleistet werden. Um im Ladungszustand Q eine zusätzliche Ladung
dQ von ‘-’ nach ‘+’ zu bringen, benötigt man
Q
W  Q U  Q 
C
Q
1
1 Q2 1
W   q  dq  
  C U 2
C0
2 C 2
Ein Kondensator ist ein Ladungs- und Energiespeicher
Elektronenkanone
Mit einem Glühdraht
(Glühkathode) werden im
Innern einer evakuierten
Röhre freie Elektronen
erzeugt. Diese werden
anschließend zu einer
positiven Anode
beschleunigt und gelangen
dann durch ein Loch zum
Leuchtschirm.
Kathodenstrahlröhre
Die Elektronen werden im homogenen elektrischen Feld abgelenkt.
1
Wel  e U   me  v 2  Wkin
2
Millikan Versuch
Gravitationskraft = elektrische Kraft
m g  q E
4
U
3
    r  g  q 
3
d
4
d
3
q      r  g 
3
U
 1e=1,60*10-19[C]
Millikan Versuch
 1e=1,60*10-19[C]
Fragen zum Millikan-Versuch
1.
Zwischen zwei Metallplatten (Abstand d=1,0cm) soll ein Öltröpfchen
(r=0,5*10-6m, Dichte=0,9kg/dm3) zur Schwebe gebracht werden.
(g=9,81m/s2)
a) Eines der beobachteten Tröpfchen kommt bei einer Spannung von
144V zur Schwebe. Wie groß ist seine Ladung?
b) Bei welcher Spannung können die am schwächsten geladenen
Tröpfchen mit diesem Durchmesser in der Schwebe gehalten werden?