Ladungsverteilung in einer Hohlkugel

Kurzbeschreibung

Eine isoliert aufgestellte Hohlkugel (ca. 15 cm Durchmesser) hat oben eine ausreichen große Öffnung, so dass man mit einem elektrostatischen Löffel gut ins Innere gelangen kann, ohne die Wand zu berühren. Als Nachweisgerät für die Ladung dient ein Blättchenelektrometer (siehe Versuch2025) durchgeführt:

Die Hohlkugel wird mit Hilfe der Influenzmaschine oder eines Hochspannungsnetzgerätes an der Außenhaut aufgeladen. Man zeigt mit Hilfe des Löffels und des Elektrometers, daß zwar außen, aber nicht innen Ladung von der Hohlkugel abgenommen werden kann.
Nun entlädt man die Kugel. Dann gibt man Ladung ins Innere der Hohlkugel. Wieder zeigt sich, dass die Ladung nur außen sitzt, also von innen nach außen geflossen ist.

Betriebsanleitungen: Lampen, Elektrogeräte, Hochspannungsnetzgeräte LD 25 KV, Influenzmaschine

Physikalische Erklärung

Elektronen im Inneren einer Kugel stoßen sich so weit ab, bis sie sich nicht mehr weiter voneinander entfernen können. Das heißt, sie werden sich diametral, in entgegengesetzter Richtung auf der Oberfläche positionieren. Schon auf der Oberfläche sitzende Elektronen machen im Inneren der Kugel kaum ein Feld und stören diesen Prozess nicht. So wird eine gleichmäßig Verteilung auf der Oberfläche erreicht. Selbst ein einziges freies Elektron, das man exakt in den Kugelmittelpunkt platzieren würde, würde aufgrund der Brownschen Molekularbewegung und der Influenz wieder an die Oberfläche wandern.

• zum Film ohne Ton


• zum Film mit Ton