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Hallo zusammen,

weil dieses Forum hier meiner Meinung nach eines der angenehmsten ist und immer nutzerfreundlich geantwortet wird, hätte ich eine Frage, bei der jemand bestimmt eine gute Idee hat.
Das Problem ist von dem der Wimshurstmaschine abgeleitet; ich wollte die Aspekte der statischen Elektrizität/ Kondensator/ Influenz/… mehr verstehen. Vielleicht ist es gar nicht so kompliziert, wie ich denke, aber ihr kennt das wahrscheinlich: wenn man sich in eine Thematik reinarbeitet, dann verliert man schnell mal links und rechts etwas.
Folgendes Szenario: Man hat einen negativ geladenen Draht (unendlich lang oder auch nicht). An diesem Draht führt man eine Platte vorbei (z.B. 5cm * 5 cm), mit einem Abstand von 1 cm. Das sind nur ein paar Eckdaten, gerne könnt ihr auch andere/passendere nehmen. Sagen wir nun, ich habe eine Reihe dieser Platten auf einer Scheibe angeordnet. Und durch verschiedene Kontakte an wenigen Stellen kurze Zeit miteinander verbunden.
Mögliche Überlegungen: Immer, wenn eine Platte an dem negativ geladenen Draht vorbeigeführt wird, wird auf dieser eine Ladung influenziert. Es bildet sich ein Kondensator. Die Platte ist an diesem Punkt (an dem sie sehr nah an dem Draht ist) über einen Kontakt mit einer Platte auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe verbunden. Die negativen Ladungsträger wandern in diesem Zustand von der Platte nahe am Draht zu der anderen Platte. Die Scheibe dreht sich weiter und das selbe passiert wieder und wieder. Ich habe das in der Zeichnung dargestellt.
Meine Fragen: Sollte dies so möglich sein, also der generelle Vorgang, Was für ein Strom kann gemessen werden, der von Platte zu Platte fließt? Dies wird abhängig sein von der angelegten Spannung, aus welcher sich die Kapazität des Kondensators ergibt. Nach Küpfmüller („Theoretische Elektrotechnik, 16. Auflage, S. 181) ist die Kapazität C = (2*PI*eps*l)/(ln(4h/d)), wobei l die Länge der Linienladung ist (also des Drahts), d sein Durchmesser und h der Abstand zum Objekt (Erde). Dies ist eine Näherungsformel, bei der angenommen wird, dass d^2 sehr klein ist im Gegensatz zu l^2. Aus der Kapazität könnte man nun die elektrische Ladung Q berechnen. Nach der allgemeinen Definition der elektrischen Spannung errechnet man diese als Arbeit pro Ladung in einem E-Feld.
Nun, was hättet ihr für Ideen oder Verbesserungen?

Grüße Nico

Hallo,
Dein Bild zeigt, wie Q1 von der Ladung des Drahtes aufgeladen wird. Dabei wird ein möglicher Ladungsunterschied zwischen Q1 und Q2 über den Kontakt ausgeglichen. Der Kontakt besteht nur zwischen der Platte nahe dem Draht und der gegenüberliegenden Platte.
Verfolgt man dies jetzt weiter, so ist irgendwann die Platte, die Du anfangs als Q1 bezeichnetest in der "gegenüberliegenden" Position, die "ex Q2" befindet sich jetzt nahe dem Draht. Und, ideale Bedingungen angenommen, wird nix passieren. In der ersten Phase hatten sich Q1 und Q2 ja gleich aufgeladen - durch die Verbindung. Da zwischenzeitlich Q1 und Q2 zwar getrennt waren, aber auch nicht entladen wurden, hat sich an der Ladung beider Platten nichts geändert. Auch der Draht wird nicht in der Lage sein, weitere Ladung abzugeben.... Nach einmaliger Aufladung wird Dein Aufbau also stabil aufgeladen sein.
Grüße
Hartwig

» Hallo,
» Dein Bild zeigt, wie Q1 von der Ladung des Drahtes aufgeladen wird. Dabei
» wird ein möglicher Ladungsunterschied zwischen Q1 und Q2 über den Kontakt
» ausgeglichen. Der Kontakt besteht nur zwischen der Platte nahe dem Draht
» und der gegenüberliegenden Platte.
» Verfolgt man dies jetzt weiter, so ist irgendwann die Platte, die Du
» anfangs als Q1 bezeichnetest in der "gegenüberliegenden" Position, die "ex
» Q2" befindet sich jetzt nahe dem Draht. Und, ideale Bedingungen angenommen,
» wird nix passieren. In der ersten Phase hatten sich Q1 und Q2 ja gleich
» aufgeladen - durch die Verbindung. Da zwischenzeitlich Q1 und Q2 zwar
» getrennt waren, aber auch nicht entladen wurden, hat sich an der Ladung
» beider Platten nichts geändert. Auch der Draht wird nicht in der Lage sein,
» weitere Ladung abzugeben.... Nach einmaliger Aufladung wird Dein Aufbau
» also stabil aufgeladen sein.
» Grüße
» Hartwig

Hallo Hartwig,

danke für deine Antwort. Ich hoffe, ich habe dich richtig verstanden.
Wenn Q1 nah am Draht ist, dann ergibt sich danach an dieser Platte durch die fehlenden Elektronen eine positive Ladung. Die Platte ist also positiv geladen. Wenn sie dann Position bei Q2 erreicht hat, dann nimmt sie ja die Elektronen von der Platte bei Q1 auf und wird wieder neutral. Vielleicht ist aufgeladen eine nicht ganz korrekte Beschreibung, denn es wird ja nichts wirklich aufgeladen in dem Sinne, dass dem System (Scheibe) Elektronen/Energie hinzugefügt werden. Es handelt sich ja nur um eine Ladungsverschiebung. Und da wäre dann meine Frage wie groß die Spannung ist, die abhängig von den Parametern erreicht werden kann bzw. wie man sie am besten berechnet.
Die Scheibe dreht sich dabei gegen den Uhrzeigersinn.

Grüße,

Nico

Hallo Nico,
jetzt verstehe ich, was Du meinst. OK - Du musst für das Experiment den Zeitverlauf von Ladung Q1 und Kontaktschluß Q1-Q2 definieren.
Für das Langzeitergebnis ist das aber weniger relevant: In jedem Fall sollte stellen Q1 und Q2 durch die Verbinndung zwei parallel geschaltete Kondensatoren dar. Am Ende sind beide auf die Gleiche Spannung geladen, auch nachdem die Verbindung wieder getrennt wird. Und ist Q2 180° gewandert, erscheint es vor dem Draht und ist bereits geladen - das gilt dann auch für alle folgenden Flächenelektroden.
Grüße
Hartwig

Hallo Hartwig,

entschuldige, dass ich erst jetzt antworte.
Müsste nicht die Flächenelektrode am Draht (stark) positiv geladen sein, wenn sie sich vom Draht entfernt und die Ladung an die, im Moment der Nähe zum Draht, gegenüberliegende Platte abgegeben hat? Somit würde sie doch wieder neutral, wenn sie die Stelle bei Q1 erreicht hat...
Vielleicht hab ich einen Denkfehler, dann wäre ich dir sehr dankbar, wenn du mir auf die Sprünge hilfst.

Noch was anderes: Wie groß wäre die Spannung, die zu erwarten wäre?

Grüße,

Nico