Influenz 1

Thema/Anforderungen

Thema: Elektrizitätslehre

Sekundarstufe: II

EPA-Sachgebiet: Influenz

Kompetenzen: Berechnungen, Tabellenkalkulation, Erstellen einer Graphik

Fachmethoden/AB I: Berechnungen

Fachmethoden/ABII: Erstellen einer Tabellenkalkulation, Erstellen einer Graphik

Aufgabe: Drehen eines Plattenkondensators im homogenen elektrischen Feld

In einem homogenen elektrischen Feld ist ein quadratischer Plattenkondensator mit der Plattenlänge a = 10 cm und dem Plattenabstand d = 10 mm drehbar gelagert. Seine Platten stehen senkrecht zum elektrischen Feld $E = 10^5 \frac{V}{m}$. Die Drehachse verläuft mittig durch den Kondensator ebenfalls senkrecht zum elektrischen Feld.

Der Kondensator steht am Anfang parallel zu den elektrischen Feldlinien $(\alpha = 0 ^\circ)$ und wird schrittweise um 10° gedreht. Dabei ergeben sich folgende Messwerte:

Winkel in Grad	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150	160	170	180
Ladung in nC	0.0	3.0	5.0	8.0	10.5	12.0	13.0	14.0	14.5	15.5	15.0	14.0	13.0	11.5	10.0	7.5	5.5	3.0	0.

a) Übertragen Sie die Daten in Lists & Spreadsheet und führen Sie mehrere Regressionen durch, die den Zusammenhang zwischen der influenzierten Ladung Q in Abhängigkeit vom Drehwinkel $\alpha$ darstellt.

b) Entwickeln Sie anhand physikalischer Überlegungen einen formelmäßigen Zusammenhang zwischen Ladung und Drehwinkel.

c) Bestimmen Sie die elektrische Feldkonstante aus den obigen Messwerten. Dabei darf die Dielektrizitätszahl von Luft mit 1 angenommen werden.

Lösung

Übertragung in Lists & Spreadsheet:

Quadatische Regression f(x)=ax²+bx+c: