Versuche mit dem Plattenkondensator
Ein Plattenkondensator ist eine Anordnung zweier paralleler metallischer Platten, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt wird.
Legt man eine Spannung zwischen den beiden Platten an, so entsteht zwischen den beiden Platten ein weitgehend homogenes elektrisches Feld. Die Feldlinien sind parallel, die Kraft auf eine Probeladung ist im gesamten Feld konstant.
Versuch:
Der mit der leitenden Schicht überzogene Tischtennisball wird zwischen die beiden Platten des Plattenkondensators gehängt:
Beobachtung:
Ist der Tischtennisball ungeladen, bleibt er in der Mitte der beiden Platten hängen.
Berührt der Tischtennisball eine der Platten, so wird er geladen und erfährt im homogenen Feld eine Kraft. Der Tischtennisball wird zur andersartig geladenen Platte ausgelenkt:
Ist die Kraft groß genug, führt das dazu, dass der Tischtennisball bis zur anderen Platte gelangt und sich dort entgegengesetzt auflädt, was zur Abstoßung führt. Er wird dann zur anderen Platte gestoßen, lädt sich dort wiederum entgegengesetzt auf usw.
Dadurch pendelt er schließlich immer zwischen den Platten hin und her.
Durch das Hin- und Herpendeln erfolgt allmählich ein Ladungsausgleich zwischen den beiden Platten. Die Ladung wird „portionsweise“ zwischen den Platten verschoben. Wird die Spannungsquelle vom Kondensator getrennt, werden keine Ladungen nachgeliefert, und die Ladung wird nach und nach ausgeglichen.
Ein solcher Ladungsausgleich kann auch in anderer Weise erfolgen:
- Ist die Spannung zwischen den Platten groß genug und der Abstand klein genug, erfolgt durch einen Blitz ein Ladungsausgleich zwischen den Platten (oder beim Gewitter zwischen Wolke und Erde).
- Verbindet man die beiden unterschiedlich geladenen Platten mit einem Leiter, erfolgt in kürzester Zeit ein Ladungsausgleich.
Kraft auf geladene Körper im elektrischen Feld
Wenn sich der Tischtennisball oder ein anderer geladener Probekörper zwischen den Platten befindet und keine der Platten berührt, wird er von der elektrischen Kraft von einer Platte abgestoßen und von der anderen angezogen.
Je größer diese Kraft ist, umso weiter wird er ausgelenkt.
Wovon hängt die Kraft auf einen geladenen Körper ab?
Die Kraft, die auf einen geladenen Körper in einem elektrischen Feld wirkt, ist größer, wenn der Körper stärker geladen ist und wenn die Spannung zwischen den Platten größer ist, das elektrische Feld also stärker ist, denn:
→ Auf ungeladene Körper wirkt keine Kraft
→ Ohne Spannung zwischen den Platten wirkt keine Kraft