Physik-LK - Praktikum 3 am 9.2.2001 - E-Lehre:

Das Rasierklingenexperiment

1.) Inhaltverzeichnis:

2.) Mitglieder der Arbeitsgruppe

3.) Versuchsaufbau

4.) Theorie

5.) Fragestellung

6.) Versuchsdurchführung

7.) Messdaten

8.) Auswertung

9.) Fehlerquellen

10.) Schlussbemerkung

2.) Mitglieder der Arbeitsgruppe:

Wiebke Berg, Sofia Simonian, Bernard Hofmann, Christian Fischbach

3.) Versuchsaufbau:

Ein Kondensator mit zwei senkrechten Kondensatorplatten wird an eine Spannungsquelle angeschlossen und parallel zu dieser ein Spannungsmessgerät eingebaut. Nun wird ein Metallplättchen (in unserem Fall eine Rasierklinge) zwischen die Platten gehängt, welches bifilar, also an zwei stark auseinanderlaufenden Fäden, befestigt ist. Hinter die Platten wird eine Lampe so aufgestellt, dass der Schatten des Plättchens an der dahinterliegenden Wand erscheint. Siehe Abb. 1

4.) Theorie:

Solange keine Spannung anliegt, erfährt das Plättchen keine Kraft, auch wenn es selbst geladen ist.

Wird das Plättchen durch Berührung mit einer der Kondensatorplatten mit der Probeladung q aufgeladen, so erfährt es eine Auslenkung s. Diese ändert sich beim Verschieben der Kondensatorplatten nicht, solange die Probeladung im homogenen Feld bleibt. Anhand des Schattens an der Wand können wir die Auslenkung s bestimmen. Unter Kenntnis der Fadenlänge und der errechneten Gewichtskraft des Plättchens kann nun die Kraft des Feldes bestimmt werden ( àsiehe Erklärung 1). Ziehen wir das Plättchen vorsichtig aus den Kondensatorplatten (ohne diese zu berühren), können wir auch die Probeladung q bestimmen (siehe Abb. 2) und so die elektrische Feldstärke berechnen ().

5.) Fragestellung:

1. Beweise das beim Verschieben des Kondensators die Auslenkung gleich bleibt (bei konstantem q).
2. Messungen zur Berechnung von: F, E, Q, s, U,...
3. Vergleich von Theorie und Praxis (Fehlermessung)

6.) Versuchsdurchführung:

Zuerst werden der Abstand der Lampe zur Rasierklinge und der Rasierklinge zur Wand gemessen. Anschließend werden der Plattenabstand d, die Länge l des Fadens und die Masse g der Rasierklinge bestimmt. An der Wand kennzeichnen wir die Ruhelage der Klinge.

Legen wir nun Spannung an den Kondensator, so können wir an der Wand den Ausschlag s der Rasierklinge messen (siehe Abb.3). Bei unterschiedlicher Spannung ergeben sich dann die untenstehenden Messergebnisse. Ziehen wir nun die Rasierklinge vorsichtig aus dem Kondensator heraus, so können wir mit einem Ladungsmessgerät die Ladung der Rasierklinge bestimmen (siehe Abb.2).

7.) Messdaten:

d= 3cm; m= 0,4g; l= 26cm

Spannung U	Auslenkung s	Ladung q	F=(U/d)*q	F=G*(s/l)	Abweichung
4,2 kV	1,28 cm	1,3 nC	180 µN	190 µN	5,2%
4 kV	1,13 cm	1,0 nC	135 µN	170 µN	20.5%
3,2 kV	0,7 cm	0,9 nC	96 µN	106 µN	9,4%
2,1 kV	0,4 cm	0,3 nC	21 µN	60 µN	65%

Bei der Auslenkung wurde der Maßstab schon berücksichtigt. (siehe Erkl.1)

8.) Auswertung: s. o.

9.) Fehlerquellen:

Ungenaue Messungen (Ladung q, Masse m der Rasierklinge, Fadenlänge l, Plattenabstand d, ungenaue Messungen die zu einem ungenauen Maßstab führen)

10.) Schlussbemerkung:

Das Praktikum hat uns wiedereinmal sehr viel Freude bereitet, obwohl wir an den ungenauen Messergebnissen, die diesen Bericht zu einer unüberwindbaren Hürde anwachsen ließ, fast verzweifelt sind.

Abb.1: Versuchsaufbau
Abb. 2: Ladungsmessung
Erkl. 1: Maßstaberklärung
Abb.3
Video 1: Influenz