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Neue Experimente zur Physik der spürbaren Effekte Teil 005

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5.0 Rotierende Objekte, Felder
5.1 Rotierende geladene Kugel

Weitere Angaben, Daten und Ergebnisse siehe kuehlwasser-sechszehn.htm

Abb. 05-01-01: Eine rotierende geladene Kugel erzeugt spürbare Strukturen mit Abmessungen von mehreren Metern. (FB)

Abb. 05-01-02: Der Durchmesser der Struktur hängt von der Ladespannung ab. Es wurden bei unterschiedlichen Spannungen jeweils vier Randpositionen der Struktur ermittelt. (FB)

Abb. 05-01-03: Zusammenhang zwischen Ladespannung und geometrischen Abmessungen der Struktur.
Je nach Drehrichtung ergibt sich ein gespiegeltes Verhalten.
(Farbkreise = Mittelwerte von mehreren Messungen)
Skalierung: Ladespannung -6 bis +6 kV, Position 0 bis 10 Meter. (FB)

Abb. 05-01-04: Vorzeichen der Ladungen und Drehrichtung sind miteinander gekoppelt. (FB)

Die rotierende geladene Kugel mit 3,8 cm Durchmesser erzeugt einen Kreisstrom. Dieser besitzt ein Magnetfeld.
Die magnetische Flußdichte B dieser Kreisschleife beträgt im Abstand 4 Meter B = 1,39E-21 T
Zum Vergleich, das Erdfeld hat: 50 000 nT = 5 E-6 T. Sie ist somit um rund 14 Größenordnungen kleiner.

Rechnung:
Kapazität Kugelkondensator (Demtröder Band 2 1.46)
C= 4Pi() epsilon0 a b / ( a-b) für a<<b gilt C= 4Pi() epsilon0 a
a innerer Radius   = 0.019    m
b äußerer Radius = 4    m
epsilon0 = 8.85E-12    C/V/m
mü0 = 1.26E-06    Vs/A/m
Kapazität C= 8.85E-12 *4 *PI() *N12 = 2.11E-12    C/V
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Ladung q= C*U        C
Spannung U = 1000    V
Ladung q = C*U = 2.11E-12 * 1000= 2.11E-09    C
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Abschätzung: Bei Drehung der Kugel bewegen sich 50% der Ladung auf dem Äquator der Kugel, es fließt ein Ringstrom
Periodendauer der Rotation T = 5.4    s
Strom i = q/T =2.11E-09/5.4 =    3.91E-10    A
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Äquatorfläche der Kugel A
A = pi r²=   PI() * 0.019*0.019   = 1.13E-03    m²
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Magnetische Flußdichte B für Kreisschleife, (Demtröder Band 2, 3.20)
B= mü0* A / (2 Pi() R³) * i
B= 1.26E-06*1.13E-03/(2 *PI() * 4³ ) *3.91E-10=    1.39E-21    T

5.2 rotierende elektrische Felder, Quadrupolkondensator, Dipol

Abb. 05-02-01: Quadrupol-Kondensator wird mit zwei Wechselspannungen angesteuert.
Zwischen den beiden Spannungen gibt es eine konstante Phasendifferenz. Dabei entsteht ein elektrisches Drehfeld. (FB)

Abb. 05-02-02: Aufbau und Sinusspannungen (FB)

Abb. 05-02-03: Skizze der spürbaren Strukturen bei anliegendem Drehfeld. (FB)

Abb. 05-02-04: Skizze der spürbaren Strukturen bei anliegendem Drehfeld. (FB)

Abb. 05-02-05: Elektrischer Dipol neigbar auf Motorachse befestigt.
Betrieb mit niedrigen Frequenzen (56 Hz) und kleinen Spannungen (1Vss). (FB)