Feldlinien zeichnen - HP-BEN

4
PHYSIK (EXPERIMENT ZUM KRAFTFELD RADIALSYMMETRISCHER FELDER / RADIALFELD )
Beschreibung :
Der Laserstrahl wird mit Hilfe eines Spiegels, der sich an der Kugel (K2) befindet und sich somit mit
dreht, auf ein Blatt Papier projiziert. Somit ist dieser für uns sichtbar.
Die Kugel (K2) wird von der Kugel (K1) angezogen und fängt an sich in deren Richtung zu drehen.
Wird der Abstand (r) zwischen den beiden Kugeln (K1 und K2) verringert, so wandert der Punkt
schneller bzw. die Kugel (K2), welche an dem Fadenpendel hängt dreht sich schneller. Haben die
beiden Kugeln den kleinstmöglichen Abstand zu einander, so dreht sich die Kugel (K2) immer
weniger und pendelt sich nach und nach in Richtung der negativ geladenen Kugel (K1) ein.
Letztendlich bleibt die Kugel (K2) nach längerer Zeit irgendwann in der Position in der sie der
anderen Kugel (K1) am nächsten ist.
Erklärung :
Da die beiden Kugeln durch die angelegte Spannung von 4000V einen deutlichen
Ladungsunterschied haben und beide unterschiedlich gepolt sind, ziehen sie sich gegenseitig an.
Solange sich die beiden Kugeln nicht berühren verbinden sich ihre elektrischen Felder, darstellbar
durch elektr. Feldlinien. So entsteht die Kraft zwischen Feld und Ladung, die zur Anziehung führt.
Ergebnisse :
Man kommt zu den Ergebnissen:
Nimmt der Abstand zwischen den beiden Kugeln ab, so wird die hier wirkende Kraft größer,
also
Daraus lässt sich auch schließen, dass
, denn wenn man weiter weg
vom Mittelpunkt der Kugel entfernt ist, dann ist die Feldliniendichte geringer und somit auch die
Kraft F!
Beispiel zur Feldliniendichte:
nah dran -> hohe Feldliniendichte
weit weg -> geringe Feldliniendichte
5 Feldlinien schneiden den roten Kasten eine Feldlinie schneidet den roten Kasten
Wird der Winkel größer, um den in einer bestimmten Zeit gedreht wurde, so muss auch der
Aufwand, also die Kraft, welche auf die Kugel wirkt zunehmen, also
Insgesamt ergibt sich die Formel zur Berechnung der Stärke des elektrischen Feldes:
ist hierbei ein festgelegter Wert zur Berechnung dieses Feldes, die Proportionalitätskonstante,
und ist die Feldkonstante, Q die Ladung und r der Abstand zwischen beiden
Kugelmittelpunkten, also r = rK1+rK2+L, wobei L der Abstand zwischen den Kugeloberfläche ist.