äquipotentiallinien im elektrolytischen Trog

Kurzbeschreibung

Das Versuchsgerät besteht aus einem flachen, rechteckigen Glastrog mit Plexiglaseinsatz, in den die Elektroden gesteckt werden können. Verfügbar sind zwei Platten und zwei s-förmige Kupferbleche. Als Potentialtaster dient eine Kupfersonde, die in einen Plexiglasstreifen eingelassen ist und über dem Trog verschiebbar ist. Die Sonde kann auf diese Weise an beliebigen Stellen im Trog eintauchen. Der Trog wird etwa zur Hälfte mit Wasser und einige Tropfen Schwefelsäure gefüllt, so daß die Sonde einige Millimeter in den Elektrolyten eintaucht. Die ganze Anordnung wird auf eine Schreibprojektion gelegt und mit einer Plexiglasplatte überdeckt, auf der man sowohl die Stellung der Elektroden als auch die jeweilige Position der Sonde mit einem Filzschreiber markieren kann. An die Elektroden wird nun eine Wechselspannung von 24 V angelegt, die Sonde über einen Regelwiderstand so geschaltet, daß durch Nullabgleich alle Punkte des eingestellten Potentials gefunden werden können, indem man die Sonde an die entsprechenden Punkte im Trog führt. Hat man einen solchen Punkt gefunden, so markiert man ihn mit dem Filzstift auf der Plexiglasplatte. Meist reichen fünf bis sieben Punkte eines Potentials aus, um eine äquipotentiallinie zu definieren. Während der Demonstration zeichnet man zwei oder drei solcher äquipotentiallinien. Das eingestellte Potential und der Sondenstrom werden über ein Mavoinstrument an die Wand projiziert. Die genaue Schaltung geht aus der Skizze hervor.

Betriebsanleitungen: Lampen, Elektrogeräte

Besondere Hinweise:
Wegen der durch das Meßgerät abfließenden Ströme würde der Trog mit Gleichspannung nur dann funktionierem, wenn die Sonde über einen hochohmigen Meßverstärker betrieben werden könnte.

Physikalische Erklärung

Eine elektrische Potentiallandschaft gleicht einer Höhenlandschaft in der Mechanik. Ein Massepunkt in der Höhenlandschaft besitzt eine bestimmte potentielle Energie, die abhängig von der Höhe ist. Durch die Erdanziehungskraft erfährt sie eine Kraft nach unten. Die Höhenkontourlinien sind Linien gleicher Höhe. Ebenfalls kann man solche Kontourlinien des elektrischen Potentials betrachten. Man nennt sie Äquipotentiallinien' (bzw. -Flächen). Auf einer Äquipotentiallinie ist die Energie einer Ladung konstant.In einem elektrischen Feld existieren Gebiete mit der gleichen elektrischen Energie. Ebenso wie man die elektrische Feldstärke mit den Feldlinien optisch darstellen kann, gelingt dies auch mit der elektrischen Energie. Gebiete, die in einem elektrischen Feld die gleiche elektrische Energie besitzen, werden durch die sogenannten Äquipotentiallinien verbunden. Dabei stehen die Äquipotentiallinien senkrecht auf den Feldlinien.

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