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Coulomb'sche Drehwaage

Allgemein

Mithilfe der Coulomb'schen Drehwaage können im Versuch elektrostatische Abstoßungskräfte sichtbar gemacht werden. Der Ausschlag der Spiegelmarke dient dafür als Indikator. Die Messung der Coulombkraft wird in Abhängigkeit vom Abstand der Kugelzentren durchgeführt. Dazu wird die zweite Kugel der ersten auf einem Stativ genähert. Anschließend wird bei festem Abstand die Ladung einer Kugel halbiert. Außerdem kann die Messung mit entgegengesetzt geladenen Kugeln durchgeführt werden.
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Bilder

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Versuchsaufbau

 

 

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Zwei Kugeln werden miteinander in Berührung gebracht und die Anzeige der Spiegelmarke beobachtet.

 

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neuer Aufbau Projektion

 

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alter Aufbau

 

Video

Durchführung

Material:

Coulomb'sche Drehwaage und Zubehör (Hörsaal Vorbereitungsraum)
Stativmaterial (Hörsaal Vorbereitungsraum Schrank 25)
Reuterlampe 6 Volt (Hörsaal Vorbereitungsraum Schrank 24 Regal c)
Trafo für Lampe (Hörsaal Vorbereitungsraum Schrank 24 Regal c)
HV-Netzgerät 5 kV (Sammlungsraum Schrank 40)
HV-Schutzwiderstand (Sammlungsraum Schrank 31)

Aufbau:

Drehwaage auf dem Tisch aufbauen und Metallkugel in Drehkörper mit Dämpfungsfahne einstecken. Ebenso Gegengewicht zum ausgleichen einstecken. Torsionsdrähte in Halter einfädeln und das System an der Waage befestigen. Drähte moderat spannen. Stab mit zweiter Kugel am verstellbaren Stativ befestigen und in Flucht zum Drehsystem ausrichten. Die Marke des Führungsstabes auf 3,1 cm einstellen und Stativ so weit an die Drehwaage heranschieben, dass der Kugelabstand zwischen den Kugeln 1 mm beträgt. Dann sind die Mittelpunkte der Kugeln 3,1 cm voneinander entfernt. Der Abstand der Führungsmarke gibt nun den Abstand der Kugelmitten an. Spiegel-Projektionsmarke auf der gegnüberliegenden Skala fokussieren und mit der Null-Marke zur Deckung bringen. Die Kugel auf verstellbarem Stativ auf einen Abstand von 10 cm bringen und auf beide Kugeln Ladung aufbringen. Jetzt ändert man den Abstand der Kugeln zunächst auf das Wurzel-2-fache - 14,1 cm - und dann auf das 2-fache - 20 cm - der Ausschlag geht bis zur Hälfte bzw. einem Viertel des Vollausschlages zurück. Nun sollte die Waage nicht mehr verstellt, verschoben etc. werden.
 

Durchführung:

Beide Kugeln bei einem Kugelabstand von 10 cm mit 5 kV laden. Stabile Position der Spiegelmarke abwarten und dann Abstandsänderungen vornehmen. 


Hinweise:

Jedwede Ladung in der Nähe des Drehsystems beeinträchtigt die Messung, so auch der Pullover des Experimentators und anderes.

Die Isolatoren zuvor mit Alkohol säubern.

Luftzug vermeiden. Erschütterungen vermeiden.

Nicht zu lange warten bis zur nächsten Abstandsänderung, da die Ladung je nach Luftfeuchtigkeit schnell verloren geht und damit die Messung verfälscht.
 

 

Dokumente

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#tags

E 21.3, Coulomb-Drehwaage, Culomb

 

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