Hintergrundwissen: Aufbau und Funktionsweise eines Elektroskops ...

PROFILFACH PHYSIK – GRUNDLAGEN DES ELEKTRISCHEN FELDES
Hintergrundwissen: Aufbau und Funktionsweise eines Elektroskops
Zum Nachweis der Menge an elektrischer Ladung dient ein Elektroskop.
In einem offenen oder geschlossenen Gehäuse befindet sich eine vertikale Metallstange, an
der ein beweglicher Zeiger befestigt ist. Dieser ist unten etwas schwerer, so dass er senkrecht
stehen bleibt.
Bringt man die obere Platte z.B. mit einem negativ geladenen Körper in Verbindung, so
verteilen sich die abfließenden Elektronen sowohl auf dem Stab, als auch auf den Zeiger.
Da sich gleichartige Ladungen abstoßen, tritt der Zeigerausschlag ein. Je größer die
Ladungsmenge ist, desto stärker schlägt der Zeiger aus. Bringt man nun eine Skala an, kann
man bei entsprechender Eichung, aus der Stärke des Ausschlages die Ladungsmenge
bestimmen.
Wird das Elektroskop positiv aufgeladen, dann bedeutet dies, dass ihm Elektronen entzogen
werden. Nun gibt es einen Überschuss an positiven Ladungsträgern (Elektronenmangel) im
Metall. Deren Abstoßung macht sich wiederum durch einen Zeigerausschlag bemerkbar. Mit
dem Elektroskop kann daher nicht die Art der aufgebrachten Ladung bestimmt werden.
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PROFILFACH PHYSIK – GRUNDLAGEN DES ELEKTRISCHEN FELDES
Hintergrundwissen: Aufbau und Funktionsweise der Glimmlampe
Eine Glimmlampe funktioniert ähnlich wie eine herkömmliche Leuchtstoffröhre.
Das Innere der Glimmlampe ist ebenfalls mit Gas gefüllt. Die beiden Elektroden sind aber
nicht elektrisch miteinander verbunden. Bei geringen Spannungen verhält sich deshalb eine
Glimmlampe wie ein Isolator.
Steigt die angelegte Spannung auf einen bestimmten Wert, dann „zündet“ die Glimmlampe
und es kommt zu einer Leuchterscheinung um einer der beiden Elektroden. Anschließend
kann man sogar die angelegte Spannung wieder unter die Zündspannung absenken und
dennoch glimmt die Lampe weiter. Erst beim Erreichen der so genannten Löschspannung
erlischt das Leuchten.
Ursache für die Leuchterscheinung ist die Ionisation des Gases durch die elektrischen
Feldkräfte, welche durch die angelegte Spannung auf die Gasatome wirken. Dadurch entsteht
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden. Es leuchtet dabei immer die
Elektrode aus der die Elektronen austreten, da diese Elektronen mit den Gasatomen in
Wechselwirkung treten, diese in einen angeregten Zustand bringen und die angeregten
Gasatome beim Übergang in den Grundzustand ihrerseits die zuvor aufgenommene Energie in
Form von Licht wieder abgeben.
Die Tatsache, dass immer die negativ geladene Elektrode leuchtet, ermöglicht die
Verwendung einer Glimmlampe als Polprüfer (Bestimmung der Art der Ladung).
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