Protokoll - Physikalisches Projektpraktikum

Dadurch lässt sich das Gesetz von Peek schreiben als:
( d )
U Grenz = m 0 · E Start · r Draht · ln
r Draht
(7)
Ein Beispiel hierzu, um diese Formel verständlicher zu machen:
Gehen wir davon aus, dass wir unter Normbedingungen (T = 25 ◦ C = 298.15 K, p =
760 Torr = 1.013 · 10 5 Pa, also δ = 1) arbeiten und die kritische Durchschlagsfeldstärke
der Luft genau 3 · 10 6 V m beträgt. Weiterhin sei der Draht absolut glatt (m 0 = 1). Dann
kann man das Gesetz von Peek schreiben als:
( d )
U Grenz = E Start · r Draht · ln
r Draht
(8)
wobei gilt:
E Start = E 0 ·
(1 + 0, 0301√ m)
√
rDraht
(9)
Soviel dazu, ab wann eigentlich überhaupt etwas passiert. Bleibt nun noch die Frage,
was nun genau passiert, wenn die Grenzspannung U Grenz überschritten wird. Wie bereits
erwähnt, bildet sich dann eine Corona aus, was zur Folge hat, dass sich der effektive
Radius des Drahtes von r Draht auf r effektiv erhöht, wobei hier die Beziehung gilt:
r effektiv = E Start
E 0
· r Draht (10)
Innerhalb dieses effektiven Radius findet eine Ionisation von Luftteilchen statt, wie in
Abschnitt 2.1 erwähnt.
Die nun ionisierten Luftteilchen haben bei einem positiv geladenen Draht, um den sich
die Corona bildet, ein ebenfalls positives Ladungsvorzeichen. Deshalb werden sie vom
Draht abgestoßen, begründet durch das Coulomb-Gesetz:
⃗F C = 1 · q1 · q 2
4πɛ 0 ⃗r 2 · ⃗r r
(11)
Die nun nicht mehr an die Atome gebundenen Elektronen werden hingegen vom positiv
geladenen Draht angezogen und dort aufgenommen. Da generell das 2. Newtonsche
Gesetz, also ⃗ F = m ·⃗a, gilt, erfahren die Ionen also eine Beschleunigung in Richtung des
anderen Pols, im Falle des Lifters der Metallfolie.
Auf ihrem Weg dorthin stoßen die mit nichtionisierten Luftteilchen zusammen und
beschleunigen diese in Richtung der Metallfolie, ionisieren sie jedoch nicht.
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