Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch - 3B Scientific

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Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch Experimentierfläche des Luftkissentisches. Manche Schwebekörper kehren in den Raum unter dem Gittermodell zurück. Je heftiger die Bewegung der Schwebekörper bzw. Gittermagnete ist, um so mehr Schwebekörper verlassen den Raum unter dem Gittermodell. Deutung: Um aus der Oberfläche austreten zu können, müssen die Elektronen eine bestimmte Mindestenergie besitzen. Sie entspricht der Austrittsarbeit. Diese kinetische Energie besitzen einige der Elektronen bei hohen Temperaturen des Metalls. Je höher diese Temperatur ist, um so mehr Elektronen können es in einer bestimmten Zeit verlassen. 2.4.9 Gebundene Ladungsträger in einem Isolator Geräte: Luftkissentisch mit Gebläse Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück Haltevorrichtung 1 Stück Gittermodell 1 Stück Manipulierstab 1 Stück Schwebekörper, rot 25 Stück Modellierung Realobjekt Modell Teil eines Isolators Experimentierfläche des Luftkissentisches Kristallgitter des Gittermodell Isolators Stärke des Neigung der elektrischen Feldes Experimentierfläche Elektronen Schwebekörper Durchführung: Nach dem horizontalen Ausrichten des Luftkissentisches werden die magnetischen Barrieren aufgelegt. Man ordnet die 25 Schwebekörper regelmäßig auf der Experimentierfläche an. Dann befestigt man die Haltevorrichtung und hängt das Gittermodell ein. Seine Hohe wird auf einen möglichst niedrigen Wert eingestellt, wobei jedoch verhindert werden muß, daß die Schwebekörper zu den hängenden Magneten hochspringen. Die Leistung des Gebläses wird so eingestellt, daß alle Schwebekörper abheben. Man beobachtet ihre Bewegung und die Wechselwirkung mit dem Gittermodell. Danach neigt man die Experimentierfläche mehr und mehr und beobachtet das Verhalten der Schwebekörper. Ergebnis: Alle Schwebekörper sind fest an ihren Platz gebunden und schwingen mit kleinen Amplituden um ihre Gleichgewichtslage. Auch bei größerer Neigung der Experimentierfläche verlassen sie ihre Plätze nicht. Deutung: In einem Isolator sind die Elektronen fest an die Atomkerne gebunden. Auch unter der Einwirkung des elektrischen Feldes können sie ihre Plätze nicht verlassen. 44
Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch 2.4.10 Verhalten eines freien Ladungsträgers in einem Isolator Geräte: Luftkissentisch mit Gebläse Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück Haltevorrichtung l Stück Gittermodell l Stück Manipulierstab l Stück Schwebekörper, rot 25 Stück Schwebekörper, orange l Stück Modellierung: Realobjekt Modell Teil eines Isolators Experimentierfläche des Luftkissentisches Kristallgitter des Gittermodell Isolators gebundene Schwebekörper, rot Elektronen eingeschossener Ladungsträger Schwebekörper, orange Durchführung: Der Luftkissentisch wird horizontal ausgerichtet. Die magnetischen Barrieren werden aufgelegt. Auf der Experimentierfläche ordnet man die roten Schwebekörper regelmäßig an. Man befestigt die Haltevorrichtung am Luftkissentisch und hängt das Gittermodell ein. Es soll sich dicht über der Experimentierfläche befinden . Am Gebläse wird ein so starker Luftstrom eingestellt, daß alle Schwebekörper abheben. Unter jedem hängenden Magnet soll sich ein roter Schwebekörper befinden. Falls erforderlich, hilft man mit dem Manipulierstab nach. Der orange Schwebekörper wird in eine Ecke der Experimentierfläche gebracht und zunächst mit dem Finger festgehalten. Nach dem Loslassen beobachtet man die Veränderungen, die durch diesen Schwebekörper hervorgerufen werden. Ergebnis: Der orange Schwebekörper bewegt sich unregelmäßig auf der Experimentierfläche. Dabei verdrängt er einige rote Schwebekörper von ihren Plätzen. Auch diese bewegen sich dann zwischen den anderen gebundenen Schwebekörpern, erreichen jedoch nach einiger Zeit wieder feste Plätze. Deutung: Beschießt man einen Isolator mit einem schnellen Ladungsträger, so werden unter dessen Einfluß einige Elektronen freigesetzt. Diese sind für eine bestimmte Zeit wanderungsfähig. Dadurch kann im Isolator ein Strom fließen. Dieser Fall liegt z. B. vor, wenn bestimmte Nichtleiter einer energiereichen Strahlung ausgesetzt werden. Hinweis: Der Effekt ist ausgeprägter, wenn man den roten Schwebekörper entfernt, auf den der orange Schwebekörper als ersten treffen würde. 2.4.11 Elektrischer Leitungsvorgang in einem Halbleiter — Eigenleitung (nachgebildet durch mechanische Kräfte) Geräte: Luftkissentisch mit Gebläse Tageslichtprojektor magnetische Barriere, lang 2 Stück magnetische Barriere, kurz 2 Stück Haltevorrichtung l Stück Gittermodell 1 Stück Manipulierstab l Stück Schwebekörper, rot 25 Stück Modellierung Realobjekt Modell Teil eines Halbleiters Experimentierfläche des Luftkissentisches Kristallgitter des Gittermodell Halbleiters Halbleiters positive Ionen des Gittermagnete Kristallgitters Elektronen Schwebekörper 45
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