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Coulomb-Gesetz
Zwei elektrisch isolierte Kugeln (d = 38 mm) wurden gleichnamig aufgeladen. Gemessen wird die Kraft zwischen beiden Kugeln in Abhängigkeit vom Abstand r ihrer Mittelpunkte. Dieser lässt sich mit dem Messwagen in 0,5 cm - Schritten verändern. Die Position des Wagens ist über einen Zeiger auf der Skala ablesbar. Die zweite Kugel ist mit einem Kraftsensor mechanisch verbunden. Die Kraft zeigt das Newtonmeter im Messbereich mN an.
Hinweise und Anregungen
- Die Abweichungen vom 1/r² - Zusammenhang bei kleinen Kugelabständen sind sich durch eine von der Coulomb-Kraft bewirkte Ladungsverschiebung (Influenz) auf den Kugeln erklärbar. Die Ladungsschwerpunkte verschieben sich so, dass ihr Abstand kleiner als der geometrisch messbare ist. Die Folge ist dann eine größere Kraft als nach dem Coulomb-Gesetz zu erwarten wäre.
- In der Nullposition (Berühren der Kugeln) beträgt der Abstand der Kugelmittelpunkte r = 3,8 cm.
- Die Kraftmessung erfolgt elektrisch über einen Dehnungsmess-streifen (DMS) im Kraftsensor. DMS nutzen das → Prinzip der Widerstandsänderung bei der mechanischen Verformung eines Leiters.
wird geladen …
Gleichnamig geladene Kugeln (d = 38 mm)
Kraftsensor
Messwagen
Schiene mit cm-Skala
Newtonmeter
Position der Kugeln bei Berührung in Nullposition
Verschiebe den Wagen
Hier Klicken blendet eine Vergrößerung ein
Abb.: Beispielauswertung zum Versuch. In der linearisierten Darstellung wird die Abweichung für kleine Abstände deutlich.
→ Anklicken der Grafik wechselt die Darstellung.
Autor: jki letzte Änderung: 14.03.2025 11:13 | Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik BY-NC 4.0