Wie hängen die elektrische Feldstärke und die Flächenladungsdichte voneinander ab?
· 03.07.2023 · 09:07:50 ··· ··· Monday ·· 1 (1)
physikdigital • de In diesem Video geht es um ein Experiment, um zu überprüfen, wie die elektrische Feldstärke von der Flächenladungsdichte abhängt. Dazu schaltet man einen Plattenkondensator an ein Hochspannungsnetzgerät und legt eine Spannung an. Dann berührt man eine Platte des Plattenkondensators mit einem Metalllöffel, auf dem zunächst gleichviele positive wie negative Ladungen sind. Durch die Berührung des Metalllöffels mit der positiv geladenen Platte des Plattenkondensators, fließen einige freie Elektronen auf das Hochspannungsnetzgerät. Die Ladungsdichte auf der Fläche des Metalllöffels entspricht der Ladungsdichte auf der unteren Kondensatorplatte. Die Ladungsdichte gilt es zu bestimmen. Mithilfe eines Ladungsmessgerätes misst man die Ladung Q, die von der Kondensatorplatte auf den Metalllöffel geflossen ist. Da man die Fläche A des Metalllöffels kennt, kann man die Flächenladungsdichte bestimmen:
σ = Q/A
Dann verdoppelt man die Spannung U am Hochspannungsnetzgerät und damit auch die elektrische Feldstärke E zwischen den Platten des Plattenkondensators, da folgendes gilt
E = U / d
Berührt man nun erneut die positive Platte mit dem neutral geladenen „Löffel“ und misst man erneut die Ladung auf dem Löffel, stellt man fest, dass diese sich ebenfalls verdoppelt hat.
Die elektrische Feldstärke und die Flächenladungsdichte sind somit proportional zueinander.
σ prop. E
Die Proportionalitätskonstante heißt elektrische Feldkonstante.
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