Bau eines Kelvingenerators - Physikalisches Projektpraktikum ...

Bau eines Kelvingenerator 4/20 ppg7
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Unter Influenz versteht man die Verschiebung von Ladungen innerhalb eines Körpers im
elektrischen Feld. Dadurch kommt es zur räumlichen Trennung von positiven und negativen
Ladungen. In Abb. 2 kann man diesen Effekt am Beispiel der Ringe des Kelvingenerators
sehen.
Abbildung 2: Influenz der Wassertropfen in den Ringen
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Die Wasserauslässe werden so eingestellt, dass jeweils erst ein durchgehender Strahl aus der
Düse austritt, der dann aber knapp über dem Ring in Tropfen zerfällt. Durch nicht näher
zu bestimmende Störeinflüsse aus der Umgebung wird einer der beiden Ringe irgendwann
auf einem etwas höheren elektrischen Potential liegen als der andere (Initialladung). Ohne
Beschränkung der Allgemeinheit nehmen wir an, dass der linke Ring minimal positiv, der
rechte Ring dagegen negativ geladen ist. Dadurch tritt im Wasser Influenz auf, und zwar
sammeln sich im Feld des linken Ringes bevorzugt negative Ladungsträger, im rechten
positive. Wenn sich nun links ein Tropfen ablöst, ist dieser negativ geladen und transportiert
dadurch negative Ladungen zum linken Becher. Da sich im Inneren des Metallbechers
keine Ladungen halten können, verteilen sich die negativen Ladungen auf der Außenseite
des Bechers oder fließen durch das Verbindungskabel auf den rechten Ring über. Dadurch
wird der rechte Ring etwas stärker negativ geladen und der rechte Wasserstrahl künftig
stärker positiv influenziert, sodass stärker positiv geladene Wassertropfen in den rechten
Becher fallen, was wiederum den linken Ring weiter positiv auflädt. Gute Isolation des Systems
vorausgesetzt, kann sich die Spannung zwischen den Ringen so auf mehrere Kilovolt
aufschaukeln (Abb. 3).
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Bei dem bereits in der Vorlesungssammlung vorhandenen Kelvingenerator haben wir festgestellt,
dass sich der Spannungsaufbau mit der Zeit, d.h. nach langem Wasserdurchlauf,