Frage von Alpha1893, 24

Elektrostatik Experiment?

Moin

Wir haben in Physik über die Elektrostatik gesprochen. Unser Lehrer hat uns einen Versuch erklärt wo man mit einem Tuch über eine Folie reibt und dann Papierschnipsel anzieht. Dabei gab es aber Schnipsel die direkt nach dem anziehen wieder heruntergefallen sind.... wie kommt das? Hat das etwas mit der Anziehungskraft zu tun ?

Antwort
von karbig, 6

Man muss hier Triboelektrizität (Aufladung durch Reibung) und Influenz unterscheiden. Die Folie wird zunächst durch das Reiben mit dem Tuch aufgeladen (meistens Tuch positiv und isolierende Kunststofffolie negativ). Gleiches Experiment kann ich mit einem z.B. 30cm Kunststofflineal aus PE machen - gerieben mit einem Baumwollflies. Habe hier schon Aufladungen kurzfristig im Winter bei trockener Luft von -60kV bekommen. Z.Z. nur noch -20kV.

1) Gehe ich mit dem hochaufgeladenen Folie an die auf dem Tisch liegenden Papierschnipsel, die zunächst ja elektrisch neutral sind, dann verschieben sich infolge des starken el. Feldes durch Influenz die Ladungen in den Papierschnipsel. Auf einer Seite positiv und auf der anderen Seite negativ. Ungleiche Ladungen ziehen sich an und so haften schon mal die Schnipsel an der Folie. 2) Da Papier im Vergleich zu Kunststoff (kein reiner Isolator) ESD-leitender ist, kann bei Berührung bzw. bis kurz vor der Berührung ein Teil der Folienladung tatsächlich übergeben, obwohl wir uns im extrem hochohmigen Widerstandsbereich bewegen. Papier typisch zw. 10E8...10E12Ohm. 3) Hohe Aufladungen wären nicht ewig, sondern es findet gleich zu Beginn eine Entladung über die relativ feuchte Luft statt. Extreme Aufladungen auf künstlichen Oberflächen können sich nur sehr kurz halten. Moderate Aufladungen von einigen kV sogar über Tage. Die Anziehungskraft schwindet am Anfang sehr schnell (wer ein Mathematikus ist kann ja mal die Zeitkonstante für dieses Experiment versuchen zu berechnen) bis das die Papierschnipsel wegen ihres Eigengewichtes nicht mehr gehalten werden können.

An einem trockenen Wintertag und mit sehr trockenem Papier gelingt dieser Versuch nachhaltiger.

ck

Antwort
von Question9889, 10

Naja.. die Folie ist geladen (i.d.R. negativ) und die Schnipsel bestehen, auch wenn sie nach außen hin "neutral" sind, aus Ladungen (Elektronenwolken, Moleküle etc.), die durch das elektrische Feld der geladenen Folie polarisiert werden. (Ladungstrennung)

Dann dreht das Schnipselchen sich und wird mit der Seite von der Folie angezogen, die entgegengesetzt zu dergleichen geladen ist.

Kommt es zur Berührung, so fließt Ladung von der Folie auf den Schnipsel und beide sind nun gleichnamig geladen.. (Ausgleich der Potentialdifferenz)

Und was passiert mit zwei gleichnamigen Ladungen?

VG

Kommentar von Question9889 ,

P.S.: Ob die Folie positiv oder negativ aufgeladen ist, hängt vom Stoff ab, aus dem das Tuch besteht.. ;) (normales Fell lädt sich meist positiv auf, während die Folie dann negativ geladen ist)

Antwort
von Dosenrosen, 10

Im Grunde ja. 

Durch das Reiben entsteht eine Ladungstrennung. Sobald die Schnipsel das Tuch berühren, entlädt sich das Tuch wieder. 

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