Thema dieses Videos sind die elektrischen Kräfte zwischen elektrischen Ladungen.
Im Alltag können wir nur selten sehen, wie elektrische Kräfte auftreten,
weil die Körper normalerweise elektrisch neutral sind und nicht elektrisch wechseljacken,
sich nicht abstoßen, nicht anziehen.
Deswegen, in diesem Video wollen wir mal so richtig zeigen,
wo elektrische Kräfte wirken, wie das aussieht.
Hier haben wir zwei mit Tischtennisbälle,
die mit Alufolie entwickelt sind, die hängen glatt runter,
die ziehen sich nicht an, die stoßen sich nicht ab,
denn sie sind elektrisch neutral, weil sie gleich viel elektrische,
positive und elektrisch negative Ladungen enthalten.
Es gleicht sich aus,
es bleibt keine elektrische Kraft übrig
Um das zu ändern, muss ich auf diese Tischtennisbälle elektrische Ladung aufbringen,
sodass da ein Überschuss von positiver oder negativer Ladung
vorhanden ist und man dann eben eine Kraft beobachten kann.
Die Frage ist, wie schaffe ich das? Eine einfache
Möglichkeit, elektrische Ladung zu erzeugen, ist durch Reibung.
Wenn ich mit diesem Fell an diesem PVC-Stab reibe,
gehen bei der Reibung Elektronen vom Fell auf den Stab über.
Also, ich reibe mal, man hört es knistern,
der Stab wird elektrisch negativ aufgeladen. Streift man nun,
die auf dem Stab sitzenden Elektroden, an den Kugeln ab,
so werden die damit aufgeladen,
also auch elektrisch negativ aufgeladen und wie wir sehen,
sind jetzt beide Bälle ausgelenkt, die Bälle stoßen einander ab,
weil die Kuhlaumkraft in diesem Fall elektrisch abstoßen wirkt.
Es gibt ein einfaches Messinstrument für elektrische Ladung,
das ist das Elektrometer, das besteht aus einem Gehäuse,
einem Zeiger, eine Halterung für den Zeiger und diesem Teller.
Teller, Halterung und Zeiger sind elektrisch leitend verbunden,
aber die sind isoliert gegen das Gehäuse.
Reibe ich wieder den Stab mit dem Fell,
sodass der Stab elektrisch aufgeladen ist und berühre mit dem Stab
den Teller, so schlägt der Zeiger aus.
Was passiert hier? Elektronen gehen vom Stab über auf den
Halter und den Zeiger. Beide sind elektrisch negativ aufgeladen,
stoßen sich also ab und daher schlägt der Zeiger aus.
Wiederhole ich das, bringe also noch mehr Ladungen auf,
vergrößert sich der Ausschlag. Weil die Ladung zugenommen hat.
Nun aber nehme ich einen Glasstab und reibe ihn mit einem Seidentuch.
Jetzt berühre ich den Teller mit dem Glasstab und siehe da,
der Ausschlag geht zurück
Wie kann man das verstehen, wenn das Seiden durch
den Glastab reibt, dann streift es da Elektronen ab,
sodass der Glasner positiv aufgeladen ist.
Berührt dann der Glasstab den Teller, gehen Elektronen auf den
Glastab über und neutralisieren dort die positive Ladung.
Dadurch roduziert sich aber die negative Ladung des Elektrometers.
Der Ausschlag geht zurück. Wiederholt man das? So gehen
weitere Elektroden auf den wiederpositiven Glastab über und die Ladung wird
schließlich auf Null herabsinken
Streift man dann nochmal den Glastab ab.
Und er ist wieder positiv aufgeladen. Und berührt wieder den
Teller. Gehen noch mehr Elektronen auf den Glastab über.
Die Elektronen fehlen dann im Elektrometer, das Elektrometer ist positiv aufgeladen,
Zeige und Halterung stoßen sich wieder ab,
weil sie dieses Mal einander aufgrund der positiven Ladungen abstoßen.
Als nächstes betrachten wir ein Apparat mit dem elektrische Ladung getrennt werden können.
Wir haben ja einen Bandgenerator oder Van der Grafgenerator nach dem amerikanischen Physiker Robert Van
der Graf, der solche Generatoren ab 1909 gebaut hat.
Diese Generatoren haben oben eine Hohlkugel oder Glocke,
die nehme ich jetzt mal ab.
Und da drunter sitzt ein Band,
dieses Band
Läuft über verschiedene Rollen um und durch Reibung wird Ladung auf das Band gebracht.
Diese Ladung wird nach oben transportiert und hier über den Steg abgegriffen.
Und das ist dann dieser stäkes Leiten verbunden mit der Glocke und diese Ladung
sammelt sich dann auf der Außenseite der Glocke und hier oben
auf dieser Glocke kann dann eine sehr große Ladung gebildet werden.
Schaltet man den Bandgenerator an, wird also die Glocke hier oben aufgeladen,
damit man das erkennen kann, bringe ich hier dieses Bierbüschel an,
jetzt schalte ich den Bandgenerator an und die Papierstreifen möchten,
dass sie sich gegenseitig abstoßen, möglichst viel Abstand voneinander haben,
dementsprechend richten sie sich auf und gucken in alle Richtungen.
Nämlich einen Teil der Ladung, die auf der Glocke sitzt,
mit diesem Stab ab und übertrage sie auf das Elektrometer,
so schlägt das Elektrometer genauso aus, wie vorhin,
als ich das Elektrometer mit diesen geriebenen Sterben aufgeladen habe.
Auch diese beiden Kugeln kann man mit Ladung,
Verbandgenerator aufladen, sodass sie sich wieder gegenseitig abstoßen.
Auch die aufgeladene Glocke des Bandgenerators Übt elektrische Kräfte aus?
Wenn ich diesen mit Alufolie umwickelten Tischtennisball an die Glocke halte,
sodass die gleiche Ladung auch auf dem Tischtennisball ist, so sieht man,
dass der Ball schiefhängt, weil er von der Glocke abgestoßen wird.
Aber die Kuhlumkraft kann nicht nur abstoßen wirken, nähere ich nun,
diese Kugel an den Tischtennisball an, wobei man wissen muss,
dass diese Kugel mit einem Kabel mit dem Fuß des Bandgenerators verbunden ist,
so sieht man, wie der Ball angezogen wird,
bis er, ja,
was passiert hier?
Was ist hier passiert? Der Tischtennisballflug zur Kugel,
dann flog er zurück zur Glocke und wieder zur Kugel
und so weiter
Warum? Nun, in dem Augenblick,
als der Tischtennisball die Kugel berührte, gab er seine Ladung
ab und übernahm die Ladung, die auf der Kugel sitzt.
Das heißt, die beiden sind jetzt gleichnamig geladen.
Und der Tischtennisball wird von der Kugel abgestoßen und von der
entgegengesetzt geladenen Glocke angezogen. Jetzt berührt der Tischtennisball wieder die Glocke,
wird wieder seine Ladung abgeben und die Ladung,
die auf der Glocke sitzt, aufnehmen. Das heißt,
die beiden sind wieder gleichnamig geladen, stoßen sich ab,
wohingegen die Kugel, die sind jetzt entgegengesetzt geladenen Tischtennisball anziehen.
Und so weiter und so weiter. Was man dabei bedenken muss, ist,
dass offensichtlich die Kugel beim Hin- und Herfliegen Ladung transportiert.
Und dann diese Ladung auch immer wieder abgibt.
Also sie nimmt Ladung auf an der Glocke,
man gibt sie an der Kugel ab,
nimmt Ladung auf von der Kugel und gibt sie an der Glocke ab.
Auf diese Weise fließt hier ein Strom. Das Ganze,
hier ist ein Stromkreis. Den Strom zwischen dieser Kugel und
der Glocke, der kann auch anders fließen.
Ich kann die Kugel einfach der Glocke annähern,
dann kommt es zu einem kleinen Witz,
beziehungsweise zu einer Funkenentladung und der Stromkreis wird auf diese Weise geschlossen.
Weniger spektakulär, aber näher an sonst üblichen Stromkreisen ist es,
wenn ich glocke und Fuß des Generators mit Kabeln verbinde.
Wobei ich jetzt hier auch noch eine kleine Glimmlampe im Stromkreis habe.
Das Leuchten oder Flackern der Lampe zeigt dann den Stromfluss an.
Allerdings ist der Strom sehr klein. Nor circa ein Mikro-Ampere.
Deswegen benutzt man in der Regel nicht Bandgeneratoren, sondern andere Quellen,
die wesentlich mehr Ladungen voneinander da trennen und dann auch im Stromkreis fließen lassen können.
Geht zum Beispiel Batippen oder Netz