Bau eines Kelvingenerators - Physikalisches Projektpraktikum ...

Bau eines Kelvingenerator 16/20 ppg7
Exemplaren die 6 cm großen Influenzringe diese am besten treffen. Bei größeren Ringen
macht es sich bemerkbar, dass die Ringwände weiter vom Wasserstrahl entfernt sind und
damit die elektrische Feldstärke, die auf das Wasser wirkt, geringer ist. Bei kleineren
Ringdurchmessern könnte die Abschwächung darauf beruhen, dass die Ringe dann eine
kleinere Oberfläche haben und deshalb die Ladungen zu einem größeren Anteil auf den
Bechern zurückbleiben. Geht man also davon aus, dass die Fläche der Ringe und damit
der an den Ringen anliegende Anteil der Gesamtladung linear mit dem Ringdurchmesser
zunimmt (Oberfläche der Ringe ≪ Oberfläche der Becher), hingegen das elektrische Feld
mit dem Abstand und damit auch mit dem Ringdurchmesser quadratisch abnimmt, kann
man die beobachtete Abhängigkeit erklären. Ebenso könnte es einen Einfluss haben, dass
bei kleineren Ringen mehr abgelenkte Wassertröpfchen die Ringe treffen, was die Funktion
des Generators hemmt (Entladung der Tropfen am Ring).
b) Verkippung der Ringe und Abflachung der oberen Ringkante
Wir haben die mittleren Ringe um 30 ◦ verdreht aufgehängt, um zu sehen, ob ein Verkippen
der Ringe einen Einfluss auf die Funktion des Kelvingenerators hat. Aus den 3 Messkurven
hierfür erhalten wir:
ā(ϕ = 30 ◦ ) ≈ 0.137 s −1 ∆ā ≤ 0.0098 s −1
Natürlich wollten wir auch wissen, ob die Abflachung der oberen Ringkante auch tatsächlich
wie erhofft den Kelvingenerator verbessert. Um das zu testen wurden die Ringe testweise
um 180 ◦ verdreht, sodass die abgeflachte Seite nach unten zeigt. Es wurden ebenfalls 3
Messreihen aufgenommen.
ā(ϕ = 180 ◦ ) ≈ 0.081 s −1 ∆ā ≤ 0.0055 s −1
Als Referenzwert wurde vor, nach und zwischen den Messungen mit verdrehten Ringen je
eine Messung mit normal aufgehängten Ringen gemacht.
ā(ϕ = 0 ◦ ) ≈ 0.100 s −1 ∆ā ≤ 0.0140 s −1
Wir konnten feststellen, dass die Abflachung der oberen Ringkante durchaus sinnvoll ist.
Bei gleicher Ladung ist das elektrische Feld offenbar so ausgebildet, dass das Wasser stärker
influenziert wird, sprich das angreifende Feld am Punkt der Tropfenablösung stärker ist
und damit der Kelvingenerator schnelleren Spannungsaufbau zeigt. (Abb. 10)
Bei den um 30 ◦ verdrehten Ringen liegen Teile des Rings näher am Wasserstrahl und
dem Punkt, in dem der Wasserstrahl zerfällt, sodass das elektrische Feld an dieser Stelle
ebenfalls stärker ist (vgl. Ringhöhenveränderung).
c) Ringposition
Hier haben wir die mittleren Ringe (� 6 cm) je 3 mal in der zuvor verwendeten Höhe, 2 cm
höher und 2 cm tiefer aufgehängt. Für die Mittelwerte von a erhalten wir hier nun:
ā(∆h = −2 cm) ≈ 0.068 s −1 ∆ā ≤ 0.0190 s −1