Warum wird ein Wasserstrahl im elektrischen Feld abgelenkt?
3 Antworten
Wasser ist ein Dipol. In einem elektrischen Feld richten sich alle Wassermoleküle durch das Feld aus. Bei einer positiven Ladung zum Beispiel richten sich alle Wasserstoffseiten von der Platte weg, die Sauerstoffseiten zur Platte hin. Da die Stärke des elektrischen Feldes mit der Entfernung abnimmt (das Feld hat einen sog. Gradienten), ist die anziehende Kraft auf die hingewandte Seite (in dem Fall Sauerstoff) etwas größer als die abstoßende Kraft auf die abgewandte Seite (hier Wasserstoff). Durch diese kleine Differenz bleibt netto eine Anziehungskraft. Wenn es sich um negative Ladungen handelt, drehen sich die Wassermoleküle um, der Effekt ist aber, wie man sich leicht überlegt, der gleiche.
Wasser ist ein Dipolmolekül, das O-Atom zieht Elektronen zu sich rüber. Dadurch sind die Ladungen nicht gleichmäßig verteilt und es bildet sich ein Dipolmoment aus (s.wikipedia). Dadurch wird Wasser von el. Feldern angezogen.
Das Wasser hat einen positiven Pol (Wasserstoff-Atome) und einen negativen Pol (Sauerstoff-Atom), beide sind gleich stark in ihrer Kraft. Vergleiche mit Stabmagneten: Wenn du in einen Haufen Stabmagneten den Nordpol eines größeren, stärkeren Magneten hälst, sammeln sich die Südpole an eben dem Nordpol des sehr starken Magneten an. Funktioniert umgekehrt genau so. Nun sind die Stabmagneten aber umgedacht die Wassermoleküle und der Pol des starken Magneten die geladene Kondensatorplatte.
Es geht darum, dass das am Wasser angreifende elektrische Feld nicht überall gleichmäßig ist, sondern mit der Entfernung vom positiv (Beispiel) geladenen Stab abnimmt. Wäre es nämlich nicht so und das Feld wäre überall gleich stark, dann würde der positive Teil des Wassers genauso stark abgestoßen wie der negative angezogen. Die Nettokraft auf das Wasserdipolmolekül wäre also 0. Nun ist aber durch die Ausrichtung die dem Stab zugewandte Seite einen Tick näher dran als die abgewandte. An dieser Stelle ist die Stärke des elektrischen Feldes wegen der 1/r^2 Abhängigkeit der Feldstärke etwas größer. Damit ist die Anziehungskraft etwas stärker als die Abstoßungskraft auf der anderen Seite des Dipols. Netto bleibt also eine Anziehungskraft.
Ohne die 1/r^2 Abhängigkeit (ohne den Gradienten) des elektrischen Feldes lässt sich dieses Phänomen nun mal nicht verstehen.
Dank Eurer Antworten kann ich mir sehr gut vorstellen, warum ein Wasserstrahl durch einen negativ geladenen Kunststoffstab abgelenkt wird. Allerdings habe ich Probleme mir vorzustellen, warum ein Tetrachlormethan-Strahl nicht abgelenkt wird. Ich weiß, dass die Ladungsschwerpunkte aufgrund der Symmetrie des Moleküls zusammenfallen und die Moleküle deswegen keine Dipole sind. Nur kann ich mir das nicht richtig anschaulich vorstellen. Da bei jedem Tetrachlorkohlenstoffmolekül die partial negativ geladenen Chloratome nach außen zeigen, müsste doch theoretisch die gesamte Oberfläche leicht negativ geladen sein und somit von einem negativ geladenen Kunststoffstab abgestoßen werden. Ich hoffe mein Vorstellungsproblem ist verständlich und ihr könnt mir helfen.
ich glaube das stimmt.
Dies erklärt nicht, warum der Wasserstrahl angezogen, und nicht abgestoßen wird. Er wird nämlich von einer positiven und von einer negativen Kondensatorplatte jeweils angezogen.