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Stärke des elektrischen Feldes

In diesen Versuchen wird nachgeprüft, dass bei konstanter Feldstärke E für die Kraft F auf einen geladenen Probekörper gilt: F ~ Q. Realisiert wir das ganze im homogenen Feld eines Plattenkondensators und mittels Kraftmesser von Cassy.

Inhalt

Kraft auf Probeladung bei konstanter E-Feldstärke

Experiment Elektrische Feldstaerke
Da das Messintervall am UMI-P nicht verändert werden kann, ist die Verwendung von Pocket-Cassy + Rechner besser geeignet

Durchführung

  • Probekörper laden
  • Kraftmesser auf 0 N
  • E-Feld ein
  • Kraft ablesen
  • E-Feld aus
  • Ladung messen

Da bis zur Ladungmessung einige Zeit vergeht, fallen die Q-Werte tendenziell zu niedrig aus und die daraus resultierende Feldstärke E zu hoch. Eine mögliche Lösung ist es, den Probekörper vor der Ladungsmessung erneut zu laden.

 

Die Messwerte

Randbedingungen: Plattenabstand d ≈ 6,3 cm, Spannung an den Platten U = 25 kV ⇒ E = U/d ≈ 397 kV /m ≈ 400 kV/m

Ladespannung Probekörper
U in kV
Ladung auf Probekörper
Q in nC
Kraft auf Probekörper
F in mN
0,00 0 0,0
0,50 1,5 0,6
1,00 3,2 1,5
1,50 4,8 2,1
2,00 6,6 2,9
2,50 8,3 3,6
3,00 9,9 4,3
3,50 11,5 5,0
4,00 13,4 5,6

graphische Darstellung

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Details des Versuchsaufbaus

 

Probekoerper
Der Probekörper (aus Leybold 314263)
Ladungsmesssonde
Ladungsmessonde: Auf Koax-Kabel herausgeführter Eingang mit aufgesetztem Vorwiderstand (hier: 10 MΩ, vgl. Anleitung Ladungsmessgerät 53200)
Spannung am Plattenkondensator
Spannung am Plattenkondensator
Externe Steuerspannung
Mittels externer Steuerspannung, hier mit Batterie und Mehrgangpoti realisiert, lässt sich die Spannung besser einstellen als über den eingebauten Stellknopf

Kraft auf Probeladung in Abhängigkeit von der elektrischen Feldstärke

Versuchsaufbau mit Sensor-Cassy

Die Steuerspannung 0 .. 5 V dient zur Regulierung der Plattenspannung 0 .. 25 kV und sie wir gleichzeitig vom Sensor-Cassy aufgenommen und in die entsprechende Plattenspannung umgerechnet.

Das Sensor-Cassy zur Aufnahme von UE und F

Geräte

einige der verwendeten Geräte

Hersteller Nummer Name
Leybold 53200 Messverstärker
Leybold 52170 Hochspannungsnetzgerät 10 kV
Leybold 521721 Hochspannungsnetzgerät 25 kV
Leybold 314263 Probekörper Ladungslöffel
Leybold 524 060 Cassy Kraftsensor ±1 N
Phywe 06233-02 Kondensatorplatte, 2x

 

Verlinkung

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