Hallo! In den letzten Jahren haben sich bei mir doch das eine oder andere Physikprojekt für die Schule (z.B. Abschlussarbeit) angehäuft. Vielleicht ist es auch für euch von Interesse. Thematisch sind sie recht breit gestreut. Schwerpunkt liegt aber eher im Bereich Hochspannung, Radioaktivität und Sensoren für unterschiedliche physikalische Größen. Hier mein YouTube-Kanal mit einigen Beispielen: https://www.youtube.com/user/stopperl16/videos Lg aus Österreich, stoppi
:
Verschoben durch User
Christoph E. schrieb: > Thematisch sind sie recht breit gestreut. Schwerpunkt liegt aber eher im > Bereich Hochspannung, Radioaktivität und Sensoren für unterschiedliche > physikalische Größen. > Hast du vielleicht auch ein 'Experiment' auf Lager wie man aus irgendeinen wertlosen Pulfer Gold machen könnte? Das interessiert bestimmt nicht nur mich :-) Bei den künstlichen Diamanten hat man die Herstellung ja auch hinbekommen.
@Goldmann Sachse (Gast) >Hast du vielleicht auch ein 'Experiment' auf Lager wie man aus >irgendeinen wertlosen Pulfer Gold machen könnte? Nennt sich Leerverkäufe und Investment Banking! Dass DU das nicht weißt!!
Falk B. schrieb: > Nennt sich Leerverkäufe und Investment Banking! Genau das ist ja das Problem, deshalb sind wir ja auf der Suche nach etwas " Realen", um unsere Vorhaben zu unterfüttern. Du weißt ja Kostendruck und Eigenkapitalquote ist halt ein riesen Thema, das ist ja auch der Grund warum wir hier das Forum scannen. Nirgend wo sonst in den Foren gibt es solch kluge Köpfe für reale Dinge wie hier und zudem finanziell noch so genügsam. Auf Grund der monetären Möglichkeiten die uns zugeschrieben sind, kaufen wir halt was wir nicht besitzen. (Wenn's denn sein muss auch dich ;-) Wir befinden uns halt ganz oben auf der Finanz-Nahrungskette :)
Mein neuester Versuch zum Thema Ramsauer-Townsend-Effekt, welcher die quantenmechanische Streuung von Elektronen an Edelgasatomen beschreibt. Theoretisch kann dies etwa mittels Streuung an einem Potentialtopf gezeigt werden. Die Streuung der Elektronen ist immer dann gering, wenn die Länge des Potentialtopfs ein ganzzahliges Vielfaches der halben de Broglie Wellenlänge des Elektrons ist. Mit zunehmender Anodenspannung erhöht sich der Impuls der Elektronen und vermindert sich deren Wellenlänge. So kommt es bei geringen Elektronenenergien zu einer verminderten Streuung, sprich der Anodenstrom besitzt ein Maximum...
Hallo Christoph, die Versuche sehen interessant aus. Schade, dass sie mir vor zwei Jahren entgangen sind. Mich würden Deine Beweggründe interessieren, warum Du die Projekte bei Youtube einstellst. Ich habe vor ein paar Jahren auch überlegt/versucht, meine Projekte per Video zu beschreiben (Beweggrund waren klar Reichweite und die Aussicht auf ein paar Euro mehr in der Hobbykasse), dann aber festgestellt, dass Videos grob die zehnfache Arbeit wie die klassischen Text+Bilder sind, dabei aber massiv die Genauigkeit der Beschreibung leidet. Und dass mir selbst Projekt-Beschreibungen über Video massiv auf die Nerven gehen, weil das Tempo eigentlich immer unpassend ist (meist zu langsam). Ich bin dann reumütig zum klassischen "meine-Homepage"-Konzept zurückgekehrt. Bei Dir sehe ich jetzt 70 Videos aus 6 Jahren. Was ist da Deine Erfahrung? Viele Grüße W.T.
Hallo! Also verdient habe ich mit meinen Videos noch keinen Cent... Höchstens damit schon mal bei Wettbewerben etwas gewonnen. Mein Antrieb ist die Neugierde und die Herausforderung, physikalische Dinge experimentell mit möglichst einfachen Mitteln umzusetzen. Ich dokumentiere meine Projekte eigentlich immer recht genau mittels Videos und Photos. Dies auch deshalb, damit meine Schüler zukünftig (falls sie eines meiner Projekte als Thema für ihre Abschlussarbeit ausgewählt haben) eine gute Anleitung vorfinden. Denn ohne genaue Vorgabe sind sie in der Regel heillos überfordert. Andererseits möchte ich ihnen auch keine 0815-Themen, die zumeist dann auch nur theoretisch abgehandelt werden, anbieten. Gerade die Kombination Theorie-Experiment macht es mMn aus... Steckt aber alles in allem schon sehr viel Zeit und ein wenig Geld in meinen Projekten. Gehe aber deshalb nicht auf Betteltour über patreon wie etliche andere youtuber, die dann trotzdem nur Müll mit gekaufter Ware produzieren. 2018 habe ich z.B. nur für meine Experimente 1750 Euro ausgegeben. Und das, obwohl ich eigentlich über eBay oder aliexpress extrem günstig einkaufe. Die Arbeitszeit rechne ich am liebsten nicht dazu ;-) Aber als Hobby und Leidenschaft darf/soll man das ohnedies nicht tun... Hier noch das Video zum Ramsauer-Townsend-Effekt: https://www.youtube.com/watch?v=oGhBZ8oLPBA&t=9s
:
Bearbeitet durch User
Zum Ramsauer-Townsend-Effekt. Sehr cool. Aber, wie kommt das Edelgas in die Roehre ?
Ah. Vielen Dank, das entging mir. Ich habe auch den Film nicht gesehen. Fuer mich waren Thyratrone Schaltroehren, um Radarpulse zu erzeugen, im MW Bereich.. Zum Film. Zielpublikum sind Physiker mit Elektronik Hintergrund, resp die verstehen was abgeht. Bei Nur-Physikern kommt an, dass man einen teuren Versuchsaufbau auch guenstiger machen kann.
Mit dem Flammenwerfer wäre ich vorsichtig, sowas könnte in Deutschland als verbotene Waffe durchgehen und wenn irgendein Kommissar Langeweile hat, kippt Dir morgens um 5 die Haustür in den Flur.
Auf der Suche nach einer sinnvollen Anwendung meines Arduino-Barometers habe ich einen einfachen Versuch zum Thema Gasgesetze unternommen. Nach Gay-Lussac gilt bei isochorer Zustandsänderung ja p/T = konstant. Trägt man nun den Innendruck in Abhängigkeit von der Temperatur T (in °C) auf, so kann man durch Extrapolation den absoluten Temperaturnullpunkt bestimmen. Hat eigentlich nicht so schlecht funktioniert. Umgesetzt habe ich dies, indem ich die mit dem Barometer verbundene Messingkugel in einem geheizten Wasserbad versenkt habe. Materialien: * Messingkugel: https://www.ebay.com/itm/Wall-1mm-H62-Brass-Sphere-Polishing-Hollow-Ball-Home-Garden-Ornament/392194173742?_trkparms=aid%3D111001%26algo%3DREC.SEED%26ao%3D1%26asc%3D20160908105057%26meid%3D2da2d006d8564836ba7f2b2b0f0493c3%26pid%3D100675%26rk%3D4%26rkt%3D15%26mehot%3Dnone%26sd%3D264916080139%26itm%3D392194173742%26pmt%3D0%26noa%3D1%26pg%3D2380057%26brand%3DUnbranded&_trksid=p2380057.c100675.m4236&_trkparms=pageci%3A66651a84-1b8e-11eb-88c9-2e11d779fd0d%7Cparentrq%3A7f4a9ed61750aaee8c00004bfff59368%7Ciid%3A1 * Schlauchtüllen: https://www.ebay.com/itm/5pcs-Hose-Barb-I-D-4mm-x-M5-Male-Brass-Coupler-Splicer-Pipe-Fitting-Adapters/173407833621?_trkparms=aid%3D111001%26algo%3DREC.SEED%26ao%3D1%26asc%3D20160908105057%26meid%3D2da2d006d8564836ba7f2b2b0f0493c3%26pid%3D100675%26rk%3D3%26rkt%3D15%26mehot%3Dnone%26sd%3D264916080139%26itm%3D173407833621%26pmt%3D1%26noa%3D1%26pg%3D2380057%26brand%3DUnbranded&_trksid=p2380057.c100675.m4236&_trkparms=pageci%3A66651a84-1b8e-11eb-88c9-2e11d779fd0d%7Cparentrq%3A7f4a9ed61750aaee8c00004bfff59368%7Ciid%3A1 Als Drucksensor kommt der BMP085 zum Einsatz. Dieser ist aber eigentlich kaum mehr zu erwerben. Stattdessen gibt es seinen Nachfolger BMP180 vielerorts für wenige Euro. Nachteil ist die nicht mehr zentral angeordnete Sensoröffnung. Dadurch wird es schwieriger, eine Schlauchtülle mit dem Sensor luftdicht zu verkleben. Auch muss man aufpassen, dass der Innendruck nicht merklich über 1100 mbar ansteigt. In meinem Fall musste ich bei 60°C Wassertemperatur stoppen.
Du musst ja auch nicht bei Normaldruck beginnen. zB mal auf 120 Grad Vorheizen. Dann Drucksensor anstecken und Abkuehlen.
So, bin jetzt eigentlich fertig mit meiner Homepage rund um spannende Physikexperimente: https://stoppi-homemade-physics.de/ Hoffentlich bin ich damit kein Kandidat für den aktuellen DSDSS-Bewerb (Deutschland sucht die schlimmste Seite)... Großes Danke nochmals an Kolja für seine großartige Starthilfe.
Das ist gut geworden mit den Physikexperimenten. Wenn jetzt anstelle des Toilettenpapieres die Steichhölzer knapp werden sollten, wissen wir nun warum. ;o)
Einen kleinen Van de Graaff Generator wollte ich schon immer einmal bauen. Klein deshalb, weil ich nicht der Gigantomanie verfallen bin und zudem meine Wohnung schon aus allen Nähten platzt aufgrund meiner Physikexperimente. Der Aufbau ist sehr simpel und besteht aus einem 32mm PVC-Rohr, einem 12V Motor, einem 12V-Netzteil mit step-down-converter, Fitnessband und einer Kugelelektrode mit Loch. Die beiden Bürsten oben und unten habe ich aus Kupferblech ausgeschnitten. Die Funkenschlagweite beträgt ca. 4 cm, womit ich eigentlich mehr als zufrieden bin. Gekostet hat mich alles zusammen so um die 45 Euro... Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/van-de-graaff-generator/
Zuletzt habe ich mich dann auch noch nebenbei mit dem Phänomen der sog. light whiskers - branched flow beschäftigt. Dieser Effekt wurde für sichtbares Licht erst 2020 von einem israelischen Forscherteam entdeckt worden. Zwei deutsche Schüler haben sich auch im Rahmen von Jugend forscht mit diesem Effekt beschäftigt: https://www.jugend-forscht.de/projektdatenbank/lightwhiskersbranched-flow-of-light.html Es gibt zwei unterschiedliche experimentelle Vorgangsweisen: Einmal wird Laserlicht über einen Lichtleiter in eine Seifenblasenhaut injiziert oder einfach mit einem tangential zur Seifenblase ausgerichteten Laserstrahl. Es zeigen sich mit etwas Geduld schöne Lichtverästelungen. Diese sind aber aus 4 Gründen sehr schwer photographisch zu erfassen: Erstens weil die Seifenblasen relativ rasch wieder platzen, zweitens weil die Verästelungen sehr lichtschwach sind, drittens weil der Laserstrahl wirklich sehr genau ausgerichtet werden muss und viertens weil die Kamera Probleme mit dem Autofokus hat. Deshalb tritt auf meinen Photos der Effekt nicht so schön in Erscheinung wie etwa auf den im Internet präsentierten Bildern. Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/light-whiskers-branched-flow/
:
Bearbeitet durch User
Hallo Christoph, Deine Arbeiten und Interesse finde ich echt inspirierend und toll. Mir geht es ähnlich. Zur Zeit beschäftige ich mit der Physik des Pendels um eine brauchbare Pendeluhr eigener Konzeption zu entwickeln. In meiner Kindheit fand ich das Technische Museum in Wien und in München extrem interessant und inspirierend. In München hatten sie tolle Demos in Vitrinen die z.B. funktionierende Wilson Kammer zum Nachweis gewisser radioaktiver Strahlung oder eine animierte 400MHz Lecherleitung zur Demonstration von Stehenden Wellen, Antenne. Es war damals echt toll. Leider ist das nun alles weg. Das technische Museum in Wien wurde in den 90er Jahren saniert, ehm, ich meine verschlimmbessert, weil viele tolle Zeitzeugen der elektrischen Geschichte entfernt wurden. In den 60er Jahren gab es dort so viel authentische Überbleibsel der elektrischen Entwicklung. Sogar einen Quecksilbergleichrichter hatten sie in einer Vitrine im Betrieb. Das bläuliche Leuchten und das Geräusch war schon urig. Bin froh, daß ich nicht der Einzige bin der sich mit solchen Sachen beschäftigt. Ein verstorbener Arbeitskollege, vor vielen Jahren, baute ähnlich wie Du Physik Demo Anordnungen speziell auf dem Gebiet der Elektrostatik. Es war faszinierend zu sehen wie z.B. Fallende Wassertropfen durch offene Konservendosen Neon Lampen zum Erleuchten bringen. Besuche dort waren immer sehr inspirierend. Seine Aufbauten sahen im Stil ähnlich aus wie Deine. Er hatte auch interessante Demos z.B. zum Wirbelstromeffekt. Leider konnte ich damals keine Bilder davon machen. Und nun ist er ja schon so lange tot. Wahrscheinlich wurde alles entsorgt. Und ja, er besuchte von Zeit zu Zeit Schulen um dort diese Sachen zu demonstrieren. Gruß, Gerhard
:
Bearbeitet durch User
Wo, so einen Lehrer hätte ich auch gerne gehabt. Deine Schüler müssen dich lieben!
:
Bearbeitet durch User
Den klassichen Versuch zum Hallwachs- bzw. Photoeffekt musste ich natürlich auch einmal machen. Das Elektroskop habe ich mir aus einem Nutellaglas und einer Alufolie selbst gebastelt. Der Plastikstab zum Aufladen kommt aus China, ebenso wie die Zinkplatte und die UV-C Lampe. Der Pullover stammt aus dem Kleiderschrank ;-) Funktioniert eigentlich recht gut. Mit UV-C Lampe erfolgt die Entladung innerhalb ca. 1 Sekunde. Mit der 365 nm UV-Taschenlampe passiert wie zu erwarten war gar nichts. Die Grenzwellenlänge zur Ionisierung des Zinks liegt bei 286 nm, also über den 254 nm der UV-C Lampe und unter den 365 nm der Taschenlampe. Mittels der Teilchentheorie von Licht konnte der Photoeffekt erstmalig erklärt werden. Die Wellentheorie scheiterte daran. Albert Einstein bekam 1921 den Nobelpreis in Physik nicht etwa für seine revolutionären Relativitätstheorien, sondern für seinen Beitrag zum lichtelektrischen Effekt. Link zu meiner Homepage mit mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/photoeffekt/
:
Bearbeitet durch User
Ich habe mir Deine Homepage direkt gebookmarkt - falls ich mal Langeweile habe ;-) Wirklich sehr schön gemacht.
Zum Thema Optik haben mir noch der elektro-optische (Pockels- bzw. Kerr-Effekt) und der magneto-optische Effekt (Faraday-Effekt) gefehlt. Nun habe ich mich einmal dem elektrooptischen Effekt zugewandt. Grundlage dieses Effekts ist die Abhängigkeit des Brechungsindex n von der elektrischen Feldstärke. Beim Pockelseffekt ist diese Abhängigkeit linear, also n(E) = n_0 + S_1 * E, beim Kerr-Effekt hingegen quadratisch, also n(E) = n_0 + S_2 * E². Normalerweise wird dieser Effekt mit nicht gerade ungefährlichen Flüssigkeiten wie Nitrobenzol durchgeführt und ist zudem noch schweineteuer (https://www.leybold-shop.at/physik/versuche-sek-ii-universitaet/optik/polarisation/kerr-effekt/untersuchung-des-kerr-effekts-an-nitrobenzol/vp5-4-4-1.html). Die dafür notwendigen elektrischen Spannungen liegen im BEreich von 10-20 kV, also auch nicht gerade gebräuchlich... Ich habe mich deshalb für Lithium-Niobat entschieden. Die entsprechende Pockels-Zelle gibt es für rund 60 Euro auf ebay.com aus Russland. Die hier notwendigen Spannungen liegen deutlich angenehmer im Bereich um die 500 V. Hierfür hatte ich bereits ein regelbares Netzteil mit CCFL-Inverter in meinem Fundus. Der Aufbau ist nun folgender: Der Laserstrahl trifft auf einen Polaisationsfilter. Dieser sorgt für linear polarisiertes Licht, welches auf die Pockelszelle trifft. Liegt dort keine Spannung U an, so laufen ordentlicher und außerordentlicher Strahl im doppelbrechenden Kristall gleich schnell und der Polarisationszustand ändert sich nicht. Dadurch kann der Laserstrahl einen hinter der Pockelszelle postierten und um 90° gedrehten Polarisationsfilter nicht passieren. Legt man nun aber eine Spannung an die Pockelszelle an, so laufen ordentlicher und außerordentlicher Strahl durch den unterschiedlichen Brechungsindex n unterschiedlich schnell. Am Ende der Pockelszelle besitzen sie daher in der Regel einen Phasenunterschied. Bei der Überlagerung ergibt sich daher im allgemeinen elliptisch polarisiertes Licht. Dieses kann aber nun den zweiten Polarisationsfilter passieren und am Schirm wird der Laserstrahl wieder sichtbar. Auf diese Weise steht einem ein sehr schneller, elektrisch steuerbarer Lichtschalter zur Verfügung. Mehr zu diesem Thema auf meiner Homepage: https://stoppi-homemade-physics.de/elektrooptischer-effekt-pockels-bzw-kerrzelle/ Den magneto-optischen bzw. Faraday-Effekt gehe ich als nächstes an. Hier wird die Polarisationsebene des Lichts in einem in Richtung der Lichtausbreitung orientierten Magnetfeld gedreht...
Zur Vervollständigung hier noch mein Versuch zum magneto-optischen Effekt bzw. Faraday-Effekt. Läuft linear polarisiertes Licht durch ein in Ausbreitungsrichtung orientiertes Magnetfeld, so dreht sich die Polarisationsebene abhängig von der Stärke des Magnetfelds. Mein Magnetfeld erzeuge ich mittels einer Zylinderspule mit rund 560 Windungen. Bei 20V beträgt die Stromstärke rund 5A. Als Medium verwende ich Olivenöl. Vor und hinter der Spule unter Öl befindet sich ein Polarisationsfilter. Kreuzt man beide und schaltet dann den Spulenstrom ein, so kommt es zu einer geringen Veränderung der Helligkeit, da sich ja die Polarisationsebene leicht gedreht hat. Der Effekt ist nicht gerade überwältigend, aber man erkennt zumindest eine Veränderung. Mehr Informationen hier: https://stoppi-homemade-physics.de/magnetooptischer-effekt-faradayeffekt/
Vor einigen Tagen habe ich wieder versucht, Astronomie mit Smartphone und Fernglas zu betreiben. Ausgesucht habe ich mir die Andromedagalaxie M31. Trotz der äußerst einfachen Ausrüstung und der alles andere als idealen Rahmenbedingungen, ich fotografierte mitten in einer Stadt mit 290.000 Einwohnern mit dementsprechend starker Himmelsaufhellung, bin ich mit dem Ergebnis mehr als zufrieden. Man erkennt nicht nur die Begleitgalaxien M32 und M110, sondern auch ansatzweise Staubbänder in der Andromedagalaxie. Insgesamt habe ich 255 Bilder mit einer Gesamtbelichtung von 12min 45sek aufgenommen und mit DeepSkyStacker gestackt. Die Nachbearbeitung erfolgte mit Gimp. Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/astrofotografie-mit-smartphone-fernglas/
Christoph E. schrieb: > Vor einigen Tagen habe ich wieder versucht, Astronomie mit Smartphone > und Fernglas zu betreiben. Ausgesucht habe ich mir die Andromedagalaxie > M31. Trotz der äußerst einfachen Ausrüstung und der alles andere als > idealen Rahmenbedingungen, ich fotografierte mitten in einer Stadt mit > 290.000 Einwohnern mit dementsprechend starker Himmelsaufhellung, bin > ich mit dem Ergebnis mehr als zufrieden. Man erkennt nicht nur die > Begleitgalaxien M32 und M110, sondern auch ansatzweise Staubbänder in > der Andromedagalaxie. Hätte nicht gedacht dass man das in der Stadt hinbekommt. Aber Andromeda und Orion sind ja die welche man relativ gut finden kann. Was ich auch immer sehr schön finde sind diese Kugelsternhaufen, früher hatte ich mal einen Dobson, aber mit viel Straßenbeleuchtung im Garten natürlich schwachsinnig, und da hatte ich keinen Führerschein weil jung. Ich weiß auch leider den Namen der Kugelsternhaufen nicht, die immer irgendwo in der Milchstraße immer so gut zu sehen waren.
>Ich weiß auch leider den Namen der Kugelsternhaufen nicht, die immer >irgendwo in der Milchstraße immer so gut zu sehen waren. Der bekannteste Kugelsternhaufen ist wohl M13 im Sternbild Herkules. Daneben findet man gleich den wie ich finde sehr schönen M92, dann M3 im Sternbild Bootes oder M15 im Sternbild Pegasus. M3 habe ich auch schon mit Smartphone + Feldstecher aufgenommen. Durch die Kleinheit ist das Ergebnis aber eher unscheinbar. Offene Sternhaufen wie die Plejaden gehen dann sicher wieder besser mit dieser Ausrüstung. Ich habe mir auch noch eine gebrauchte Montierung mit Nachführung in Rektaszension gekauft. Hat mich nur 70 Euro gekostet. Dazu dann noch eine Digitalkamera Canos EOS 1100d und etwas Zubehör (Intervallauslöser usw.). In Summe waren dies inkl. Kamera nicht einmal 280 Euro. Damit möchte ich in den nächsten Tagen mein Glück probieren. Hierfür fahre ich aber an einen verhältnismäßig dunklen Standort...
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Der bekannteste Kugelsternhaufen ist wohl M13 im Sternbild Herkules. > Daneben findet man gleich den wie ich finde sehr schönen M92, dann M3 im > Sternbild Bootes oder M15 im Sternbild Pegasus. Ich glaube das war der M3 weil es nämlich ein offener war, also auch im Zentrum waren alle Sterne einzeln zu erkennen. Die Plejaden sind natürlich gut zu finden da mit bloßem Auge sichtbar. Momentan habe ich nur einen ganz billigen Refraktor 70/900 auf extrem Wackeliger EQ1 montierung. Das war mal so ein vergünstigtes Ausstellungsstück für wirklich sehr wenig Geld. Damit schaue ich von der Dachterrasse aus ab und zu auf Jupiter und Saturn. Aber der Balkon besteht aus diesen Steinplatten und da runter sind Gummimatten. Alles sehr ungünstig aber ab und zu muss man sich doch mal die Sterne ansehen. Wenn ich mal wieder zu Geld komme, werde ich mir erstmal ein ordentliches lichtstarkes Fernglas kaufen. Einfach nur Milchstraße ansehen ist schon verdammt cool. Du machst es richtig, die Montierung ist echt das Wichtigste!
Bevor ich experimentell etwas kürzer trete, "arbeite" ich noch meine Projektliste ab. Darauf befand sich auch die Umsetzung einer günstigen Raman-Spektroskopie. Zur Theorie habe ich hier alles umfangreicher zusammengefasst: https://stoppi-homemade-physics.de/raman-streuung/ Gleich vorweg: Die Raman-Streustrahlung ist äußerst schwach. Ich musste mit meinem Smartphone bzw. meiner Digitalkamera zwischen 20-30 Sekunden belichten. Vor allem das Spektrum ist dann noch einmal eine Stufe schwächer, da das Beugungsgitter das Licht natürlich in mehrere Spektren aufspaltet. Zuerst machte ich den Fehler, die Fluoreszenzstrahlung des Küvetten-Plastiks mit der Ramanstrahlung zu verwechseln. Erstere liefert ein kontinuierliches Spektrum ist um einiges heller. Dieser Fehler geschah, da ich den Laserstrahl nicht gut auf die Küvette ausrichtete und dieser dann durch die Frontfläche der Küvette verlief. Heute habe ich dann den Laserstrahl wirklich mittig ausgerichtet, sodass er schön durch das Propanol verlief... Bei wie gesagt Belichtungszeiten bis zu 30 Sekunden wurde dann das Ramanspektrum sichtbar. Mit der Freeware ImageJ habe ich dann das Intensitätsprofil für das Spektrum aufgenommen. Zuvor musste ich mein Smartphone-Spektroskop natürlich mittels Lichtquellen bekannter Wellenlänge (3 Laser mit lambda = 405 nm, 532 nm und 650 nm) kalibrieren. Das ist nicht extrem genau aber es geht einigermaßen. Dann habe ich aus den Abständen der Pixel zum Ort des Maximums 0-ter Ordung und dem Kalibrierfaktor (0.3122 nm/Pixel) die Wellenlänge des Spektrums berechnet und dann noch die Raman-Verschiebung 1/450nm - 1/lambda. Das erhaltene Spektrum ist jetzt nicht gerade berauschend und genau, aber man erkennt zumindest die beiden größten peaks bei rund 950 cm^-1 und 2600 cm^-1. Angesichts meines sehr einfachen und günstigen Aufbau bin ich mit den Ergebnissen aber zufrieden. Alleine der Raman-Filter kostet normalerweise über 250 Euro, meiner hat nur 19 USD gekostet. Auch verwende ich als Spektroskop mein Smartphone. Normalerweise benötigt man ein sehr sensibles Liniensensor-Spektroskop, was auch erst ab ca. 300-400 Euro zu haben ist. Aber wie immer ging es mir um eine simple und vor allem kostengünstige Umsetzung...
:
Bearbeitet durch User
Nach dem vom Ergebnis her wenig erfolgreichen Einstein-de Haas Versuch waren meine beiden Experimente zum Zeemaneffekt leider auch nicht von Erfolg gekrönt. Im ersten Experiment versuchte ich den Zeemaneffekt mit meinem Fabry-Perot-Interferometer darzustellen. Leider war mein Magnetfeld zu schwach und die Auflösung des Interferometers zu gering. Beim zweiten Experiment ging es darum, eine Veränderung des Schattens einer Natriumflamme im Licht einer Natriumdampflampe festzustellen, wenn die Flamme einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Während andere mit einem sehr starken Elektromagneten Erfolg hatten, versuchte ich es auf eine einfachere Art mittels Permanentmagneten. Leider konnte ich nicht wirklich viel beobachten, wenn ich die Natriumflamme ins Magnetfeld brachte. Vielleicht gehe ich diesen Versuch doch noch mit einem Elektromagneten an. Einen selber zu bauen scheidet aber aufgrund mangelnder Möglichkeiten zur Metallbearbeitung aber fast aus... https://stoppi-homemade-physics.de/zeeman-effekt/ Danach habe ich meinen Rutherford-Streuversuch herausgekramt, da ich ja mittlerweile eine Vakuumpumpe besitze. Mit dieser nahm ich dann die Zählrate in Abhängigkeit vom Streuwinkel auf. Ich erhalte ähnliche Ergebnisse wie eine Quelle im Internet. Auch bei mir sinkt die Zählrate für Winkel >= 10° massiv ab. Darüber beläuft sich die Zählrate auf nur rund 0.3 cpm. https://stoppi-homemade-physics.de/rutherford-streuexperiment/ Mein neuestes Projekt behandelt den Bau eines einfachen Fluorimeters. Dabei beziehe ich mich weitestgehend auf einen bei AATiS erschienenen Artikel im aktuellen Praxisheft 32 von Oliver Happel: https://www.aatis.de/content/bausatz/AS662_Fluorimeter Als Lichtdetektor kommt bei mir der Sensor TSL252R zum Einsatz, da ich diesen noch in meiner Bastelkiste habe und er sehr einfach angesteuert und ausgelesen werden kann. Untersuchen werde ich Fluorescein und Chinin und zumindest bei ersterem die Fluoreszenzintensität in Abhängigkeit von der Konzentration aufnehmen... https://stoppi-homemade-physics.de/fluorimeter/ Was steht weiters noch an? Für meinen Selbstbau-Piranisensor warte ich noch auf ein analoges 5mA-Amperemeter, für mein Spektroskop mit Lichtleitereinkopplung auf das Metallgehäuse und für meinen longitudinalen Stickstofflaser auf das Vakuumventil zum Einstellen des gewünschten Drucks (rund 10 mbar).
Den Versuch werden eventuell schon einige kennen, aber ich finde ihn einfach genial. Denn wer kommt schon auf die Idee, die Lichtgeschwindigkeit mit einer Mikrowelle und einer Schokolade zu bestimmen. Funktioniert aber wirklich nur sollte man erstens besser eine Kochschokolade verwenden und zweitens die Mikrowelle nicht lange einschalten. Denn das gibt wie bei mir eine ordentliche Sauerei...
Christoph E. schrieb: > Denn das gibt wie bei mir eine ordentliche Sauerei... Den gleichen Versuch kann man auch mit einer Scheibe Käse machen. Das Ergebnis ist das Gleiche, aber die Sauerei ist geringer. 🙂
Heute testete ich erstmalig meinen longitudinalen Stickstofflaser. Und siehe da, bei rund 5-15 mbar und einer Spannung von um die 18 kV fing er auch an zu lasern. Damit die Funkenstrecke nicht zu laut ist, habe ich ihr ein Verhüterli aus einem Schlauchstück verpasst. Der negative Pol des Diodensplittrafos muss natürlich geerdet werden, sonst gibt es intern am Trafo Überschläge! Der Laserpunkt ist schön rund aber nicht extrem hell. Im abgedunkelten Raum sieht man ihn aber sehr deutlich. Den passenden Druck stelle ich mit einem billigen Ventil aus der Aquariumabteilung ein... Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/stickstofflaser-longitudinal/
Christoph E. schrieb: > Der Laserpunkt ist schön rund aber nicht extrem hell. Wenn man die Einschussstelle stark vergrößert und mehr Kontrast drauf gibt, dann sieht es so aus, als ob der Laser bei der Deutschen Bank eine 200mm starke Tresortür aus Stahl zum Schmelzen bringt.
Hier noch mein Protactiniumgenerator fürs Schulphysiklabor zur Bestimmung der angenehm kurzen Halbwertszeit (70 sek) von Pa-234. Benötigt werden folgende Substanzen/Teile: * 1-2 g Uranylnitrat * 33%ige Salzsäure * Methylisobutylketon oder Isoamylacetat * (destilliertes) Wasser * einen Geigerzähler Link: https://stoppi-homemade-physics.de/protactiniumgenerator/
Hallo stoppi,ich habe noch ein schönes Experiment für dich. Messung des Photonenspins. http://theorie.physik.uni-konstanz.de/lsfuchs/lectures/ik405/blatt3.pdf (ab Seite 2) Im Netz findet man recht wenig dazu. Das Experiment wurde von Richard Beth 1936 durchgeführt. https://vixra.org/pdf/0703.0039v1.pdf Die praktische Umsetzung dürfte mal wieder schwierig werden. Aber mit Torsionspendeln hast du ja mittlerweile Erfahrung ;-) Vielleicht könntest du für den Versuch einen zirkularen Polaristionstfilter aus der Phototechnik nutzen? Der praktischerweise aus einem linearen Polfilter mit einer um 45 Grad verdrehtem Lamda/4-Platte besteht. https://de.wikipedia.org/wiki/Polarisationsfilter#Zirkulare_Polarisationsfilter
Danke Peter für den Vorschlag. Muß ich mir genauer anschauen und abwägen, ob es für mich mit vertretbaren Aufwand machbar ist oder nicht ;-) In den letzten Wochen habe ich mich mit Radioastronomie beschäftigt und meine Wohnung dank einer Satellitenschüssel noch voller gemacht als sie ohnehin schon war. Mit einer solchen Schüssel + Satellitenfinder + Arduino habe ich dann das wohl einfachste Projekt zur Radioastronomie umgesetzt. Auf die Sonne ausgerichtet erhöht sich der Pegel und ich kann auf diese Weise ohne nachgeführter Montierung einen Sonnentransit beobachten. Dies ist mir auch gelungen und mein Graph weist sogar eine Besonderheit in Form einer Beule auf. Ob dies durch eine kurzfristig veränderte Sonnenaktivität bedingt ist, kann ich nicht mit Bestimmtheit sagen. Die Sonnenaktivitätsverläufe im Internet betrachtend war zur gegebenen Zeit wirklich eine geringe Steigerung verzeichnet. Da ich wie gesagt keine Montierung verwende, konnte ich die Satellitenschüssel nur dermaßen auf die Sonne ausrichten, dass der Pegel maximal wurde. Danach habe ich die Stellung nicht mehr verändert und den schwächer werdenden Pegel aufgezeichnet. Da mich dieses doch sehr profane Ergebnis natürlich nicht gerade vom Hocker haut, habe ich mich nach weiteren Radioastronomieprojekten umgeschaut und bin sehr schnell auf die Detektion der 21cm-Strahlung des Wasserstoffs gestoßen. Genau dies möchte ich auch umsetzen und zwar mit einer 2.4 GHz-Wlan-Antenne, einem LNA und einem RTL-SDR-USB-Stick. Die Antenne befindet sich bereits bei mir im Schlafzimmer (wie gesagt sind alle anderen Räume mittlerweile besetzt) und der speziell auf die 1420 MHz abgestimmte Verstärker ist auch schon auf dem Weg zu mir. Den RTL-SDR-USB-Stick habe ich über ebay-kleinanzeigen um 40 Euro gekauft. Die WLAN-Antenne hat mich 35 Euro gekostet und der LNA + USB-Kabel kostet 65 Euro. Dazu noch einige SMA-Adapter, welche in Summe um die 8 Euro kosten. Macht zusammen etwa 150 Euro für dieses Projekt. Hier die Seite, welche mich zu diesem Projekt inspiriert hat bzw. eine Anleitung dafür liefert: https://www.rtl-sdr.com/cheap-and-easy-hydrogen-line-radio-astronomy-with-a-rtl-sdr-wifi-parabolic-grid-dish-lna-and-sdrsharp/ Ich habe die einzelnen Schritte auf meiner Homepage auch dokumentiert: https://stoppi-homemade-physics.de/radioastronomie/ Link zum LNA (low noise amplifier): https://www.amazon.de/Nooelec-SAWbird-H1-Premium-S%C3%A4gefilter-Wasserstoffleitungsanwendungen/dp/B07XPV9RX2/ref=pd_sbs_sccl_2_2/259-0157837-0331545?pd_rd_w=qnhqX&pf_rd_p=dd7cdb0d-7d18-43ba-a06d-a9f4cc6bae51&pf_rd_r=V9NWWX5VG0X6WQ8JJBVP&pd_rd_r=1a460188-8c8d-4f70-b338-c800c1bdc437&pd_rd_wg=AZXyb&pd_rd_i=B07XPV9RX2&psc=1 Als SDR-Software verwende ich SDRSharp und zur Ausrichtung der Antenne die Astronomiesoftware Stellarium. Wenn die Adapter aus China eingetroffen sind und ich erste Messungen machen kann, dokumentiere ich es natürlich hier...
:
Bearbeitet durch User
Der LNA und die WLAN-Antenne sind bereits angekommen. Jetzt warte ich eigentlich nur noch auf diverse SMA-Adapter aus China, dann kann ich versuchen dem Milchstraßen-Wasserstoff auf die Schliche zu kommen... Dann habe ich mich auch noch einer einfachen Gaschromatographie gewidmet. Von AATiS (Arbeitskreis Amateurfunk und Telekommunikation in der Schule) gibt es den leider vergriffenen Bausatz AS656 (https://www.aatis.de/content/bausatz/AS656_Gaschromatograph). Dankenswerterweise hat mir der Entwickler dieses tollen Geräts, Dr. Oliver Happel, eine Trennsäule auf Basis Kieselgur und weitere Teile zukommen lassen. So musste ich eigentlich nicht mehr allzuviel tun. Anstelle der Messbox AS646 (https://www.aatis.de/content/bausatz/AS646_Messbox) verwende ich einen im Prinzip gleichen Aufbau mit dem HX711 und einem Arduino Nano. Der Sensor zur Detektion der einzelnen Gase besteht aus einer kaputten Glühbirne (6V/40mA). Diese ist Teil einer Wheatstonebrücke und durch die unterschiedliche Wärmeabfuhr der einzelnen Gase und demzufolge unterschiedliche Temperatur der Glühwendel verstimmt sich die Brücke mehr oder weniger. Testen werde ich sie in den nächsten Tagen mit Feuerzeuggas. Link: https://stoppi-homemade-physics.de/gaschromatographie/
:
Bearbeitet durch User
Ein erster Testlauf des Gaschromatographen mit Feuerzeuggas (Butan) ist absolviert. Zwar bekomme ich nicht so schöne "Spektren" wie Dr. Happel, aber ich kann scheinbar zumindest schon einmal i-Butan und n-Butan trennen...
Heute habe ich einen ersten Test draußen im Hof mit der WLAN-Antenne unternommen, um eben die 21cm-Wasserstoffstrahlung unserer Milchstraße aufzunehmen. Und ich denke, ich habe die "Linie" wirklich detektiert. Wenn ich mein Frequenzprofil mit einem aus dem Internet für annähernd die gleiche galaktische Stelle (https://physicsopenlab.org/2020/09/08/milky-way-structure-detected-with-the-21-cm-neutral-hydrogen-emission/) vergleiche, so erkenne ich einige Übereinstimmungen. Gegen eine Mauer gerichtet verschwindet wieder der Wasserstoff-Peak in meinem Spektrum. Die im Internet zugänglichen Wasserstoffprofile für die jeweiligen galaktischen Positionen sind gegen die Fluchtgeschwindigkeit aufgetragen und zwar nach links blauverschoben und nach rechts rotverschoben. Mein Profil ist ja gegen die Frequenz aufgetragen, nach rechts mit steigender Frequenz. Deshalb habe ich zum Vergleich mein Profil spiegeln müssen. Da ich die Antenne nicht parallaktisch montiere und nachführe, sondern nur auf den Zenit ausrichte, muss ich für eine Messung einer anderen Stelle unserer Milchstrasse (Sternbild Schwan) noch einige Zeit warten, wenn ich die Messung nicht mitten in der Nacht durchführen möchte.
Der Zeemaneffekt mag mich nicht... Jetzt habe ich den dritten, leider erfolglosen Versuch gestartet, ihn experimentell nachzuweisen. Zuerst hatte ich versucht ihm mittels HeNe-Laser, Spule um den Laser und meinem Fabry-Perot-Interferometer auf die Schliche zu kommen. Aber das war bei der bescheidenen Auflösung meines Interferometers und dem schwachen Magnetfeld eigentlich aussichtslos. Daher habe ich eine weitere Methode versucht und zwar die Resonanzabsorption einer Natriumflamme im Licht einer Natriumdampflampe. Befindet sich nämlich die Natriumflamme in einem (starken) Magnetfeld, verschwindet aufgrund des Zeemaneffekts diese Resoanzabsorption und die Flamme dürfte keinen Schatten mehr liefern. In meiner ersten Variante habe ich es mit zwei großen Permanentmagneten versucht, in derern Zwischenraum sich die Flamme befindet. Die auf diese Weise erzeugten Flussdichten lagen bei nur 0.15-0.2 T. Weiterer Nachteil dieser Methode ist natürlich der Umstand, dass ich die Magneten über die Flamme heben muss und daher den Effekt nicht abrupt ein- und ausschalten kann. Der Schatten der Flamme zeigte leider keine Veränderungen im Magnetfeld. Deshalb habe ich zuguterletzt es noch mit einem Elektromagneten probiert und mir dafür einen 120 x 80 x 20 mm Ferritring besorgt und diesen mit rund 300 Windungen umwickelt. Damit erzielte ich aufgrund der bald eintretenden magnetischen Sättigung bescheidene 0.12T bei immerhin 30V und 19 A an der Spule. Aufgrund dieser geringen Flussdichte hatte ich keinerlei Hoffnung, den Zeemaneffekt sichtbar zu machen und so war es dann auch leider. Ich konnte nach dem Ein- und Ausschalten den Magnetfelds keinerlei Veränderungen im Schatten feststellen. Auf youtube gibt es ein ausgezeichnetes Video zu einem erfolgreichen Versuch dieser Art: https://www.youtube.com/watch?v=iyBjPiRlxzg Der Autor verwendet einen großen umgebauten 3 Phasentrafo und erzielt damit bei 12V und 48A immerhin beachtliche 0.55T. Damit kann er den Schatten deutlich erhellen. Vielleicht hat ja jemand von euch eine Idee bzw. einen Vorschlag, was ich noch probieren könnte. Das Problem ist auch, dass ich über keine Werkstatt verfüge und eigentlich alles in der Wohnung mache. Diverse Maschinen wie Winkelschleifer o.ä. besitze ich auch nicht. Von daher kann ich Metalle/Trafos nur sehr eingeschränkt bearbeiten... link: https://stoppi-homemade-physics.de/zeeman-effekt/
:
Bearbeitet durch User
Damit meine Küche auch als Chemielabor herhalten muss, habe ich mich am Züchten von Piezokristallen versucht und zwar aus Kaliumnatriumtartrat. Dazu ist wiefolgt vorzugehen: * Man erhitzt 250 ml destilliertes Wasser in einem hitzebeständigen Glasgefäß (Fassungsvermögen ca. 500 ml) auf ca. 80°C im Wasserbad * Dann gibt man 200 g Kaliumhydrogentartrat (sog. cream of tatar) hinzu und rührt gut um * Jetzt fügt man Löffel für Löffel Natriumcarbonat (Waschsoda, Soda, Na2CO3 [Achtung: nicht verwechseln mit Natron/Natriumhydrogencarbonat!]) in das Glasgefäß im Wasserbad. Es müsste jedesmal sehr stark aufschäumen bzw. sich viele Blasen bilden * Dies wiederholt man so lange, bis die Flüssigkeit klar wird und es bei Zutun von Soda auch nicht mehr blubbert * Dann filtriert man die klare Flüssigkeit mit einem gewöhnlichen Kaffeefilter in ein weiteres Gefäß und leert dieses dann noch einmal um in ein flaches Plastikgefäß * dieses Plastikgefäß deckt man mit einem Blatt Küchenrolle ab und stellt es an einen kühleren Ort. * Jetzt wartet man. Nach einiger Zeit sollten sich die ersten kleinen Kristalle aus Kaliumnatriumtartrat bilden. Um den Kristall auf Piezoelektrizität zu testen, wählt man einen schönen aus und klemmt diesen zwischen 2 Alufolien mit einer Wäschekluppe. Schließt man die beiden Alufolien an ein Oszilloskop und schlägt mit einem Kugelschreiber auf den Piezokristall, müsste man am Bildschirm einen Spannungspuls sehen. Ist dies der Fall, hat man erfolgreich Piezokristalle gezüchtet, voila... Link: https://stoppi-homemade-physics.de/piezokristalle/
Für einen Wettbewerb (https://www.instructables.com/contest/gobig/) habe ich den NE555 diskret mit 24 bipolaren Transistoren, 2 Dioden und einigen Widerständen gebaut. Funktioniert auch gleich wie sein kleiner, originaler Bruder. Und dann habe ich noch die Chladnischen Klangfiguren mit einem Breitbandlautsprecher umgesetzt. Es bilden sich wie erhofft sehr schöne Muster auf der vibrierenden Platte. Als Funktionsgenerator verwende ich den OPA549 in Kombination mit einer FG-App. link: https://stoppi-homemade-physics.de/chladnische-klangfiguren/
:
Bearbeitet durch User
Ein toller, einfacher Versuch aus der Quantenmechanik, der quantisierte Leitwert eines Nanodrahts. Der Leitwert (reziproker Widerstand) eines makroskopischen Drahts hängt ja vom Material (spezifischer Widerstand) und seiner Geometrie ab (Länge, Querschnittsfläche). Bei eindimensionalen Nanodrähten ist dies anders. Hier zeigt sich quantenmechanisch, dass der Leitwert G gequantelt ist und mit der "Einheit" 2*e²/h (e...Elementarladung, h...Plancksches Wirkungsquantum). Dies entspricht einem Leitwert von 1/12.9 kOhm^-1. Wie kann man diesen durchaus großen Wert experimentell nachweisen? Man benötigt dazu eigentlich nur dünnen Golddraht (ich habe einen mit 0.1 mm Durchmesser bestellt), eine Batterie, 2 Widerstände und ein Speicheroszilloskop. Berühren sich nämlich die beiden Golddrähte und sorgt man für eine Erschütterung, so trennen sie sich voneinander. Genau wärend dieses Trennvorgangs entstehen solche 1 dimensionalen Brücken, deren Anzahl bei fortschreitender Trennung natürlich abnimmt. Der Widerstand der Brücken ist also durch 12.9 kOhm/Anzahl der Brücken gegeben. Da dieser beim Abreißen der Brücken/Nanodrähten sprunghaft abnimmt, nimmt auch die Spannung am Messwiderstand sprunghaft ab. Mit einem Oszilloskop sollten dann Sprünge bemerkbar sein. Bei den gewählten Widerständen (10 kOhm, 100 Ohm) und einer Batterie (1.5V) sollten die Stufen bei wenigen mV liegen, wenn sich die Golddrähte voneinander trennen. Es gibt auch noch einen zweiten Aufbau mit Operationsverstärker (TIA) und einem gewöhnlichen Relais, welches man öffnet und zwischen dessen Kontakten sich eben wieder Nanodrähte ausbilden. Der sprunghaft abnehmende Strom wird 10^5-fach verstärkt und am Oszilloskop wieder beobachtet. Das Leitwertquant von der Größe 1/12.9 kOhm^-1 sollte bei einer Spannung von 10 mV für Sprünge im Bereich von 77 mV sorgen. Durch I = U/R = U * 1/R = U * G und der Quantelung von G sollte auch der Strom und demnach auch die Ausgangsspannung gequantelt sein und sich sprunghaft der Nulllinie nähern. Wenn die Teile (OPA354, Golddraht usw.) eingetroffen sind, geht es hier weiter. Links: https://physicsopenlab.org/2020/03/18/observing-quantized-conductance-in-a-normal-relay/ https://docplayer.org/41378856-Quantisierung-des-leitwerts-in-eindimensionalen-goldkontakten.html https://stoppi-homemade-physics.de/quantisierte-leitfaehigkeit/
Schön langsam neigt sich mein Experiment-Repertoire seinem Ende entgegen. Auf der Liste stand noch die Kirlianfotographie, benannt nach dem sowjetisch-armenischen Ehepaar Semjon Kirlian und Walentina Kirliana, welches diese Technik um 1937 herum entwickelt hat. Benötigt wird zum Betrieb eine 15-20 kV AC-Hochspannung. Im Moment verwende ich ein kleines AC-Hochspannungsmodul. Das Testobjekt befindet sich unter der Glasplatte und wird mit einem Pol der HV-Quelle verbunden. Das andere Ende legt man in eine mit Salzwasser gefüllte Wanne auf der Glasplatte. Erstes Testobjekt: eine 2-Euro-Münze. Als nächstes kommt dann meine Aura noch an die Reihe ;-)
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Für einen Wettbewerb (https://www.instructables.com/contest/gobig/) habe > ich den NE555 diskret mit 24 bipolaren Transistoren, 2 Dioden und > einigen Widerständen gebaut. Funktioniert auch gleich wie sein kleiner, > originaler Bruder. Ich habe überall nach einem passenden Stecksockel gesucht ... hat jemand einen Tip? ;)
Für einige meiner Experimente (z.B. Lifter, Stickstofflaser) benötige ich ein HV-Netzteil mit bis zu 35 kV. Mit einem alten AC-Zeilentrafo + TV-Kaskade lässt sich das relativ einfach umsetzen. Beim Arcen ist mir leider die Kaskade abgeraucht. Daher habe ich dem Netzteil am Ausgang zwei 1 MOhm-HV-Widerstände in Serie spendiert. Link: https://stoppi-homemade-physics.de/hv-netzteile/ Mein diskreter NE555 hat überraschenderweise auf instructables den Hauptpreis (300 Dollar Gutschein) erzielt: https://www.instructables.com/The-Famous-NE555-Timer-IC-Original-and-a-Bit-Large/ Bei einem anderen Wettbewerb mache ich gerade mit meiner Planck'schen Strahlungskurve mit: https://www.instructables.com/Experimental-Determination-of-the-Planckian-Radiat/ Obwohl dieses Projekt viel umfangreicher als jenes mit dem NE555 ist, wurde es nicht einmal "gefeatured" und wird demnach mit ziemlicher Sicherheit auch keinen Preis gewinnen. Fragt mich nicht, wie die Leute auf instructables urteilen, ich erkenne keinen wirklichen Plan dahinter...
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Obwohl dieses Projekt viel umfangreicher als jenes mit dem NE555 ist, > wurde es nicht einmal "gefeatured" und wird demnach mit ziemlicher > Sicherheit auch keinen Preis gewinnen. Fragt mich nicht, wie die Leute > auf instructables urteilen, ich erkenne keinen wirklichen Plan > dahinter... Verrückt. Den diskreten 555 kann man sogar schon als Bausatz kaufen: https://shop.evilmadscientist.com/productsmenu/652 Deine anderen Projekte dürften deutlich einzigartiger sein.
Die OPA354 aus China sind eingetroffen und so konnte ich den zweiten Versuch zur quanitisierten Leitfähigkeit mittels Relais machen. So richtig zufriedenstellend sind die Ergebnisse aber nicht. Ich erhalte zwar hin und wieder Sprünge in der abfallenden Flanke, aber das ist mehr Glückssache und mehr die Suche nach etwas, wovon man weiß wie es auszusehen hat und so lange probiert, bis sich das Ergebnis einigermaßen mit der Vorgabe deckt. Habe es auch noch anstelle des Relais mit den beiden sich berührenden Golddrähten probiert mit ähnlichen Ergebnissen. Anbei die "besten" Screenshots vom Oszi. Der OPA steckt im SOT23-Gehäuse, da war ich schon am Limit mit meinen Löt"künsten". Zum Abschluss habe ich es noch einmal mit dem anderen Versuchsaufbau (zwei Golddrähte und dann einfacher Spannungsteiler an Batterie) probiert, dieses mal aber nur mit einer einzelnen AA-Batterie (ca. 1.6V). Da sollten die Stufen bei 6.8, 9.5, 11, 11.9, 12.5 mV usw. liegen. Diese sind bei einigen Versuchen auch mehr oder weniger sichtbar geworden. Aber wie schon gesagt, ist es mehr ein Herumprobieren bis die Ergebnisse passen...
:
Bearbeitet durch User
Laut Quantenmechanik ist ja alles quantitisierbar. Bestimmt auch der Widerstand. Zu dem Experiment habe ich bis jetzt nur das hier gefunden. https://uol.de/f/5/inst/physik/ag/vlex/download/fga_golddraht.pdf Zitat:"...Durch leichtes Klopfen auf den Tisch..." Ich verstehe das ganze Experiment nicht. Es geht ja hier nicht ums Kontaktprellen. Wenn die Goldkontakte sich trennen und es währendessen zu irgendwelche Stromschwankungen kommt, wird sich das im Subnanosekundenbereich abspielen. Christoph E. schrieb: > OPA354 Damit kommst du dann nicht weit.
Danke Peter für den link, den kannte ich noch nicht. Ich klopfe auch auf den Boden, um die beiden golddrähte zu trennen. Komischerweise geschieht die Trennung in diesem Fall deutlich langsamer als bei mir (20 mikrosekunden/div im verlinkten Experiment gegenüber 400ns/div bei mir). Meine beiden 0.1 mm golddrähte sollten eigentlich auch hochrein sein. Ich werde mich der Sache nochmals annehmen und die Spannung am 10 kOhm vorwiderstand abgreifen (bisher am 100 ohm vorwiderstand bei mir). Auch die Orientierung der beiden golddrähte werde ich noch ändern. Bei mir sind sie eher horizontal ausgerichtet, im link hingegen vertikal... Beim trennen der golddrähte bilden sich nanokanäle ähnlich dem in die Länge gezogenen Käse, wenn du dir ein pizzaeck aus einer Pizza nimmst. Und in diesen Fällen ist der leitwert nicht mehr von der Geometrie (Länge, Querschnitt) abhängig sondern ist quantisiert und besitzt den leitwert 1/12900 ohm^-1. Bei mehreren solcher Kanäle parallel halt dann n/12900 ohm^-1...
:
Bearbeitet durch User
Hier nun einige Ergebnisse mit der am 10 kOhm abgenommenen Spannung und den beiden Golddrähten. Die Stufen treten bei vertikaler Ausrichtung der Drähte etwas häufiger auf gefühlsmäßig und müssten bei 669 mV, 934 mV, 1076 mV usw. liegen. Dies ist zum Teil auch der Fall... Werde aber noch weiter probieren, ob Verbesserungen möglich sind und wenn ja, wie diese experimentell zu erzielen sind.
:
Bearbeitet durch User
Ich denk für ns Auflösung ist der OPA leider immer noch zu langsam. Bei 10^5 bleiben da gerade mal 25kHz übrig, also ca 40µs. Der Trennvorgang muss also langsamer ablaufen. 10^5 Für eine Stufe ist schon verdammt viel. Das macht man eigentlich nicht. Eventuell wäre es besser die Verstärkung auf zwei Stufen zu verteilen, die Phasenverschiebung / Verzögerung sollte hier ja eigentlich nicht so sehr stören.
Der OPA855 wäre schneller, aber noch ne Stufe schwieriger bei der Verarbeitung :-)
:
Bearbeitet durch User
Danke für deine Tipps, Andreas. Bei der zweiten Messvariante verwende ich ja keinen OPV, sondern nur einen gewöhnlichen shunt + Oszi. Wie man anhand der Internetquellen sehen kann, spielen sich dort die Stufen in µsek ab. Bei meinen letzten Oszibildern habe ich ja auch 4 µsek/div zum Beispiel... Anbei noch ein in plus lucis 2/1997 veröffentlichter Verlauf ebenfalls mit gemächlicher Zeitauflösung.
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Bei der zweiten Messvariante verwende ich ja keinen OPV, sondern nur > einen gewöhnlichen shunt + Oszi. Was der richtige Ansatz ist, wozu will man da etwas verstärken? So ein Golddraht sollte ja fast ein idealer Schalter sein. Bis auf die quantenmechanischen Effekte... An deiner Stelle würde ich mir auch noch ein gutes gebrauchtes analoges Oszilloskop zulegen.
Ganze drei Projekte sind noch ausständig, meine Kondensatorbank testen (Stichwort disc launcher), einfache Astrofotografie mit DSLR-Kamera und Zoomobjektiv betreiben und eine Wimshurst-Influenzmaschine bauen. Letzteres steht gerade an und ich habe schon einige Teile dafür besorgt. Die beiden Kunststoffscheiben mit den Alufoliesegmenten und die zwei Leydenerflaschen entnehme ich dem Bausatz von Astromedia (https://astromedia.de/Die-Wimshurst-Maschine). Den Rest baue ich selbst. Gestern habe ich mich im Baumarkt mit einigen Teilen (Alustangen, Alurohre, Messingstäbe, Ringkabelschuhe, Gewindestangen, Einschlagkrallen, Muttern und Beilagscheiben usw.) eingedeckt. Hat in Summe 33 Euro gekostet. Die Wimshurstmaschine von Astromedia gibt es um rund 45 Euro. Auf aliexpress bin ich auch fündig geworden und habe dort Feststellringe, Madenschrauben, Messingkugelmuttern und Laufrollen bestellt. Diese Teile sind noch unterwegs und kosteten insgesamt rund 25 euro. Bei Matador (https://www.matador.at/Produkte/Explorer-5/Einzelteile-Ersatzteile/Raeder:::1_3_55_61.html?MODsid=1c677e020a7300c1b09cb292270224f6), einem beliebten Holzspielzeug aus Österreich und Teil meiner Kindheit, habe ich Laufrollen aus Holz und Kautschukriemen besorgt. Machte in Summe rund 28 Euro aus. Für das Geld bekommt man zwar schon fix und fertige Wimshurstmaschinen auf aliexpress oder amazon zu kaufen, aber worin liegt dann die Herausforderung und der Bastelspaß? Rekordfunkenweiten erwarte ich von meiner Maschine nicht, sie soll einfach nur ordentlich funktionieren und einigermaßen stabil sein. Deshalb verwende ich auch die restlichen Kartonteile des Bausatzes von Astromedia nicht. Wenn es Neuigkeiten gibt, geht es hier weiter...
Leydenerflaschen habe ich nun doch auch selbst gefertigt. Zufällig habe ich ein passendes Plexiglasrohr (50 mm Durchmesser) und Aluklebeband noch in meinem Fundus entdeckt. Die Achse des Kondensators besteht aus einer M4 Gewindestange. Zur besseren Isolation von der Grundplatte wird die Gewindestange in einen Polyamidzylinder geschraubt. Dieser wird dann mit Polyamidschrauben auf der Grundplatte fixiert. Die Kapazität einer einzelnen Flasche beträgt rund 80 pF. Die Elektrodenhalterungen sind auch schon fertig. Die 12mm Messingkugeln werden ans Ende der 4mm-Messingstäbe geschraubt. Außengewinde habe ich bereits geschnitten. Vom Astromediabausatz verwende ich eigentlich nur die beiden Scheiben inkl. der Alusegmente. Diese wären wohl einzeln günstiger als 45 Euro zu haben gewesen ;-) Jetzt warte ich auf die aus China kommenden Teile. Werde über Fortschritte natürlich berichten...
Hier kommt ja fast täglich ein neues Projekt zu Tage. Musst du eigentlich gar nicht mehr arbeiten gehen? Kannst du von morgens bis abends nach Lust und Laune einfach alles das bauen, wozu du Lust hast? Wenn das wirklich so ist, dann ist dieser Zustand natürlich beneidenswert. 😃👍
Christoph E. schrieb: > Beispielen: > https://www.youtube.com/user/stopperl16/videos Da sind ja schöne Experimente dabei! Teils Sachen, wo ich nicht gedacht hätte, daß so was mit 'Hausmitteln' zu realisieren ist. Eine optische Bank aus Lochplatte, Gewindestangen, Muttern, etc. - das ist clever. Besonders fasziniert haben mich das Michelson- und das Fabry-Perot-Interferometer. Zum Michelson habe ich kein Video gefunden (übersehen?). Auf jeden Fall große Klasse! Die Schüler sollten doch auch begeistert sein, bei solchen Experimenten 'zum Anfassen'.
Mit meinem Webcamspektroskop konnte ich ja die Natrium-D-Doppellinie (589 nm und 589.6 nm) nicht trennen. Nun habe ich es mit meiner digitalen Spiegelreflexkamera probiert. Das Beugungsgitter hat 1000 Linien/mm und das Objektiv war auf 55 mm Brennweite eingestellt. Meine Niederdrucknatriumdampflampe habe ich aus einer Dunkelkammerleuchte von Osram ausgebaut... Mit einem eher fliegenden Aufbau konnte ich die beiden Linien sehr gut trennen. Link zu mehr Informationen rund um meine Spektroskope: https://stoppi-homemade-physics.de/spektroskopie/
Ja, es gibt halt doch noch einen Unterschied zwischen Handy-Kamera und Spiegelreflex. Als Physiklehrer sollten Dir ja Auflösungsvermögen und numerische Apertur ein Begriff sein. Vielleicht wäre das auch mal ein lohnenswertes Thema für einen Schülerversuch: "warum zeigt die Spiegelreflex mit ihrer großen Optik mehr Details, obwohl doch das iPhone viel mehr Megapixel hat?".
Mit meiner Wimshurst-Maschine bin ich auch schon auf der Zielgerade, nachdem die Laufrollen aus China eingetroffen sind. Funktioniert soweit alles bestens, so wie ich es mir im Vorfeld ausgemalt habe. Jetzt muss ich nur noch den Aufbau inklusive der beiden Kondensatoren auf eine Grundplatte verfrachten, dann kann der erste Test stattfinden. Bin schon gespannt, ob meine Maschine auch Funken schlägt... Für die low budget Astrofotografie habe ich mir auf Amazon einen 90mm/500mm Achromaten gegönnt. Kann mit Sicherheit durch die starke chromatische Aberration nicht ansatzweise mit Apochromaten mithalten, dafür hat dieser nur sensationelle 107 Euro inkl. Versand gekostet (https://www.amazon.de/Bresser-Refraktor-Teleskop-Messier-optischer/dp/B06XD5BWDB/). Auf der Herstellerseite von Bresser kostet dieser im Moment immerhin 169 Euro. Meine gebrauchte Canon EOS 1100D hänge ich dann mittels Adapter an den 1.25" Okularauszug. Ziel ist es, die Messierobjekte damit aufzunehmen, wobei ich erst einmal schauen muss, ob meine motorisierte Montierung überhaupt schön nachführt. Diese habe ich auch gebraucht um 80 Euro letzten Sommer gekauft. Mein ganzes Astrosetup kommt also inkl. DSLR und Refraktor auf rund 400 Euro, was ich als sensationell günstig erachte. Eines meiner Ziele ist es ja immer, die Projekte auch möglichst günstig umzusetzen, denn nicht jeder Schüler hat 1000 Euro alleine für einen Apochromaten übrig...
So, die Wimshurst-Maschine ist fertig. Von der erzielbaren Funkenlänge bin ich aber ziemlich enttäuscht. Ich schaffe gerade einmal 2 cm... Eine Frage hätte ich: Müssen die beiden Neutralisatoren eigentlich gegenseitig isoliert angebracht werden? Bei mir befinden sie sich ja beide auf der Metallgewindestange und sind somit elektrisch miteinander verbunden. Fall sie isoliert voneinander montiert gehören, muss ich sie noch umbauen.
In einem Buch von mir fand ich die beiden Seiten über Wimhurst Maschinen im Anhang. Dort wird vorgeschlagen einen Kondensator mit (interner) Funkenstrecke parallel zu schalten. Das Buch heißt: "Electrostatics" Handbook von Charles Green. Die anderen Bilder zeigen einen Kelvin Wassertropfen Generator.
:
Bearbeitet durch User
Vielen Dank Gerhard für die Informationen... Ich werde die beiden Neutralisatoren einmal isoliert voneinander aufbauen und dann schauen, ob die Funkenlänge zunimmt. Es kann auch daran liegen, dass der Abstand meiner beiden Scheiben voneinander zu groß ist. Diesen werde ich auch noch versuchen zu reduzieren.
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > In den letzten Jahren haben sich bei mir doch das eine oder andere > Physikprojekt für die Schule (z.B. Abschlussarbeit) angehäuft. > Vielleicht ist es auch für euch von Interesse. Sehr interessant. Ich komme aus dem Staunen nicht heraus. Bitte weiter so! Michael M. schrieb: > Musst du eigentlich gar nicht mehr arbeiten gehen? > Kannst du von morgens bis > abends nach Lust und Laune einfach alles das bauen, wozu du Lust hast? > Wenn das wirklich so ist, dann ist dieser Zustand natürlich > beneidenswert. Das IST Teil seiner Arbeit. Da hat jemand anscheinend eine intelligente Berufswahl getroffen und macht was daraus. Das darf eigentlich jeder. :-)
Habe meine Wimshurstmaschine noch etwas optimiert (strafferer Gummiriemen) und jetzt erziele ich etwas mehr als 3 cm. Damit kann ich (gut) leben... Der 90/500 mm Achromat von Bresser ist auch heute angekommen. Gut, die Verarbeitung ist zum Teil sehr billig (Plastikteile), aber in Anbetracht des Preises (105 Euro inkl. Versand) finde ich den erhaltenen Gegenwert dennoch mehr als beeindruckend. Wie gesagt, um dieses Geld kaufen sich andere einen Sucher oder 1/3 eines Okulars. Ich möchte damit ja (sehr) günstige Astrofotografie betreiben. Beim nächsten Neumond und entsprechend klarem Himmel geht es zu meiner Lieblingsbeobachtungsstelle unweit von Graz...
Moin, Möchte interessierten Lesern auf ein interessantes Buch über alte Meßtechnik hinweisen das mir über den Weg gelaufen ist: Es heißt: "Elektrische Meßgeräte und Meßeinrichtungen", Von A. Palm Oberingenieur, 1937 https://nanopdf.com/download/i-d-rehspul-m-e-ger-te_pdf Gruß, Gerhard
In den letzten Tagen habe ich versucht, die Solarkonstante, also die Strahlungsintensität der Sonne am Ort der Erde, experimentell zu ermitteln. Hierzu verwendete ich einen 80g schweren Alublock mit einer Fläche von 36 cm², welchen ich mit Kerzenruß beschichtete. In die Sonne gehalten erwärmt sich dieser. Aus der Temperaturerhöhung lässt sich dann die Strahlungsintensität ermitteln. Diese Messung wiederholt man für verschiedene Sonnenstände und trägt dann ln(I) gegen 1/sin(alpha) auf. Extrapoliert man die Gerade, so entspricht der Ordinatenabschnitt genau dem Logarithmus der Sokarkonstante. In meinem Fall erhielt ich einen Wert von 1408 W/m², welcher sehr nahe am Tabellenwert von 1370 W/m² liegt. Mehr Informationen gibt es hier: https://stoppi-homemade-physics.de/solarkonstante/
Gerhard O. schrieb: > Möchte interessierten Lesern auf ein interessantes Buch über alte > Meßtechnik hinweisen das mir über den Weg gelaufen ist: Danke Dir Gerhard für den Tip, ist ein schönes Buch wenn man mal wieder einige Abende in alter Meßtechnik schwelgen mag.
Moin, "Die Physik der Schwingungen und Wellen" von Th. Altmeyer ist sehr lesenswert. Es lohnt sich, es wieder durchzugehen: https://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/fachbereich_physik/didaktik_physik/materialien/materialaltmeyer/schwingungen_wellen.pdf https://oar.ptb.de/files/download/59ef10144c918497222d9bb7 https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/publikationen/ptb_mitteilungen/mitt2012/Heft1/PTB-Mitteilungen_2012_Heft_1_en.pdf Gerhard
:
Bearbeitet durch User
Für das Physiklabor habe ich auch eine verstellbare Kugelrollbahn gebastelt. Ziel ist es, die Bahn bei gegebenen Startpunkt (0/0.2m) und Zielpunkt (0.8m/0) so zu verändern, dass die Kugel die kürzest mögliche Laufzeit besitzt. Zuerst geschieht dieser Versuch experimentell und dann auch noch rechnerisch mit meinem einfachen und uralten Visual Basic Programm. Hierfür werden die Koeffizienten eines Polynoms 4ten Grades innerhalb einzugebeneder Grenzen variiert und für jedes Polynom dann die Laufzeit theoretisch berechnet. Am Ende werden dann die Koeffizienten der schnellsten Bahn ausgegeben und diese Bahn gezeichnet. Die Koeffizienten a und e sind nicht frei wählbar, da ja die Bahn durch den Start- und Endpunkt verlaufen muss. Der Koeffizient a ist daher 0.2 und e ergibt sich aus b, c und d. Diese theroetisch ermittelte "beste" Bahn wird dann in das gleiche Diagramm wie die experimentell ermittelte Bahn eingetragen. Im Idealfall unterscheiden sich beide Bahnen nur geringfügig voneinander... Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/schnellste-bahn/
:
Bearbeitet durch User
Eine Versuchsidee zum Thema Welle-Teilchen habe ich noch und zwar die Messung des Lichtimpulses p. Nach de Broglie ist ja die typische Wellengröße Wellenlänge lambda mit der typischen Teilchengröße Impuls p nach der Gleichung lambda = h / p (h...Plancksches Wirkungsquantum) verknüpft. Ein Photon besitzt trotz der Ruhemasse 0 einen Impuls p und zwar hängt dieser wiefolgt mit der Photonenenergie E zusammen: p = h / lambda = h * f / c = E / c. Höherfrequentes blaues Licht besitzt nach E = h * f nicht nur eine größere Energie, sondern auch einen größeren Impuls. Einen einfachen Versuch zum Lichtimpuls habe ich bereits umgesetzt, die Laserlevitation: https://stoppi-homemade-physics.de/laserlevitation/ Der Impulserhaltungssatz führt zusammen mit dem Impuls der Photonen dazu, dass ein sehr kleiner Diamant im Laserlichtstrahl schwebt. Nun möchte ich noch einen weiteren Versuch zur Untermauerung des Photonenimpulses starten. Ich habe ja eine selbstgebaute µg-Waage in meinem Fundus. Mit dieser bin ich in der Lage, µg zu messen. Ein 1x1 mm Papierquadrat mit einer Masse von 70 µg lieferte eine Ausgangsspannung von 9 mV. Demnach beträgt die Empfindlichkeit meiner µg-Waage 0.13 mV/µg. Ich habe mir nun gedacht, mit einem sehr starken Laser (10W) auf die Waage zu leuchten und zu schauen, ob sie eine Kraft/Masse anzeigt. Ein 10W-Laser müsste bei Reflexion des Strahls eine Kraft von 6.67*10^-8 N erzeugen. Dies entspricht einer Masse von 6.67 µg. Dies müsste eine Ausgangsspannung von 0.8671 mV bewirken, also durchaus messbar. Für eine genauere Messung der Ausgangsspannung möchte ich einen ADS1115 AD-Wandler und einen Arduino verwenden. Ich dachte mir, ich mittel die gemessene Ausgangsspannung über z.B. 10000 Werte und betrachte dann den Mittelwert mit und ohne Laserstrahl. Damit könnte ich auch geringste Spannungsunterschiede erfassen. Jetzt muss ich erst einmal einen 10W-Laser auf aliexpress bestellen. Die µg-Waage habe ich wie gesagt bereits. Die große Frage wird dann aber sein, ob nicht andere Effekte (Erwärmung, Konvektion usw.) meinen Photoneneffekt zunichte machen. Ich denke da an den Versuch mit einer Lichtmühle (https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtm%C3%BChle), welche ja auch nicht mittels Strahlungsdruck funktioniert, sondern durch stärkere Erwärmung der dunklen Seite. Wenn bei einem Versuch aber zum Beispiel Konvektion auch eine Rolle spielen sollte, so würde diese aber mMn zu einer Reduzierung der angezeigten Masse führen. Der Photonenimpuls bei von oben auf die Waage gerichtetem Laser müsste aber eine Massenerhöhung bewirken. Mal schauen, was ich dann messe...
:
Bearbeitet durch User
Nach einer längeren Pause habe ich nun doch noch einige weitere Projekte aufspüren können, die ich umsetzen möchte. 1.) Pyranometer: Damit kann man die Bestrahlungsintensität in W/m² messen. Der Aufbau ist total simpel und besteht lediglich aus Solarzelle, Potentiometer und Panel-Voltmeter. Da der Kurzschlussstrom einer Solarzelle direkt proportional zur Bestrahlungsintensität ist, muss das Potentiometer auf einen möglichst niedrigen Wert eingestellt werden. Zusätzlich muß bei 1000 W/m² eine Spannung von 100 mV am Widerstand abfallen. Erste Versuche im Sonnenlicht sind sehr vielversprechend. 2.) Bandabstand von Germanium Bei PHYWE (https://www.phywe.de/versuche-sets/hochschulversuche/bandabstand-von-germanium_10967_12000/) gibt es ein komplettes Set für die Schule zu kaufen um läppische 1900 Euro. Meine Version ist natürlich spottbillig im Vergleich. Den flachen Germaniumquader habe ich um 40€ auf ebay.com aus den USA bestellt, den Rest (Thermometer, Heizmodul, Wärmeleitkleber usw.) fand ich auf aliexpress. Zur Messung: Es wird der Widerstand des Germaniums in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt. Dazu schicke ich einen konstanten Strom von 10 mA durchs Germanium und messe den Spannungsabfall in Abhängigkeit von T. Daraus lässt sich der Bandabstand (sollten 0.67 eV sein) bestimmen. 3.) Tunneleffekt bei einer Tunneldiode Hier möchte ich die für Tunneldioden typische Kennlinie erfassen. Diese besitzt vor dem typischen Diodenanstieg bei noch geringerer Spannung einen Hügel, der vom Tunneleffekt herrührt. Die Tunneldiode 1I308I habe ich über ebay erstanden und ist auf dem Weg zu mir (https://www.ebay.com/itm/154709927066?var=455395183770). 4.) Elektronen im elektrischen Feld Auf aliexpress gibt es sehr günstige Kathodenstrahlröhren. Ich habe mir eine mit Ablenkelektroden um 60 Euro gegönnt (https://de.aliexpress.com/item/4000376086482.html). Damit bestimme ich den Ablenkwinkel der Elektronen in Abhängigkeit von der Ablenkspannung bei gegebener Beschleunigungsspannung und vergleiche Theorie und Experiment. Die spezifische Elektronenladung e/m lässt sich mit diesem Versuch allerdings nicht ermitteln. Hierfür bräuchte man ein Magnetfeld zur Ablenkung. 5.) Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums mittels LEDs Obwohl ich diesen Versuch schon gemacht habe, möchte ich ein kompaktes Gerät mit 6-7 verschiedenfärbigen LEDs basteln, damit die Versuchsdurchführung einfacher vonstatten geht. Im Lehrmittelhandel bezahlt man dafür rund 150 Euro. Bei mir gibt es das Ganze natürlich deutlich günstiger 6.) Brownsche Molekularbewegung Ich werde mir eine Rauchkammer per 3D-Drucker drucken lassen und dann die Brownsche Molekularbewegung mittels Rauch unter dem Mikroskop meiner Tochter beobachten. Kleine Randnotiz: Albert Einstein leistete einen bedeutenden Beitrag zur Quantisierung dieses Effekts. 7.) NMR im Erdmagnetfeld Auf Youtube bin ich auf einen sehr simplen Aufbau zur Nuklearmagnetresonanz gestoßen (https://www.youtube.com/watch?v=zSnJietN4OM). Normalerweise sind die NMR-Aufbauten deutlich komplexer (mehrere Spulen, kompliziertere elektronische Ansteuerung und Auswertung). Teile für meinen simplen Aufbau habe ich bereits bestellt, zum Beispiel LT1115 für den Verstärker. Dieser ist ein ultra low noise audioamplifier und müsste daher für die auftretenden Frequenzen (Lamorfrequenz nur ca. 2.1 kHz) und meinen Verwendungszweck hoffentlich gut passen.
Das Pyrnometer ist soweit fertig. Ich habe die angezeigten Werte mittels der Sonnenstrahlung einmal kalibriert. Als nächstes werde ich mit einer 100W-Glühbirne das Abstandsgesetz 1/r² überprüfen und die experimentellen Werte den theoretischen gegenüberstellen...
Christoph E. schrieb: > Das Pyrnometer ist soweit fertig. Ich habe die angezeigten Werte mittels > der Sonnenstrahlung einmal kalibriert. Als nächstes werde ich mit einer > 100W-Glühbirne das Abstandsgesetz 1/r² überprüfen und die > experimentellen Werte den theoretischen gegenüberstellen... Wie bringst du die Zellen während der Messung stabil auf die Temperatur, bei der kalibriert wurde? Oder wird der Wirkungsgrad der Zellen über einen Temperaturfaktor bei der Auswertung mit berücksichtigt?
:
Bearbeitet durch User
Hallo Thomas! Der jetzige Aufbau verfügt über keinerlei Temperaturkorrektur, da ich das Pyranometer so einfach wie möglich für meine Schüler bauen wollte. Das wäre dann ein schöner Ansatz für die Version 2 ;-)
Hallo Christoph, Ich baute mir vor einigen Jahren das hier Beschriebene Pyranometer, mit kritischen Bauteilen von Dave bereitgestellt. Kannst es Dir mal ansehen: https://instesre.org/construction/pyranometer/pyranometer.htm Die am Ausgangs R abfallende Spannung stimmt mit den Publizierten Werten ziemlich gut überein. Auch mit Werten einer Internetwetterstation in der Stadt von Campbell Scientific vergleicht ziemlich gut.
@Gerhard: Vielen Dank für die Informationen ;-) Das Gerät zur Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums mittels der Flussspannung verschiedenfärbiger LEDs ist fertig. Das damit berechnete Ergebnis für h ist besorgniserregend gut. Die beiden HV-Netzteile für die Kathodenstrahlröhre sind auch bereit für den Einsatz. Der 1g Germaniumbarren ist auch schon aus den USA eingetroffen. Da warte ich aber noch auf Wärmeleitkleber aus China
Christoph E. schrieb: > Das Pyrnometer ist soweit fertig. Ich habe die angezeigten Werte mittels > der Sonnenstrahlung einmal kalibriert. Als nächstes werde ich mit einer > 100W-Glühbirne das Abstandsgesetz 1/r² überprüfen und die > experimentellen Werte den theoretischen gegenüberstellen... Ein kleiner Tip (weil, genau sowas habe ich 1977 auch mal gebaut): Die Solarzelle auf konstanter Temperatur halten. Sonst siehst Du ggfs. deutlich abweichende Ergebnisse wenn Du an verschiedenen Tagen misst. Auch das aufheizen mit einer 100W Glühbirne bewirkt da einen merkbaren Fehler. Ich habe "damals" die Zelle auf eine Aluplatte geklebt, die mit einem Heizer (BD435 mit NTC Rückführung) auf ca. 28 Grad gehalten wurde. Damit war die Anordnung für'S Hobby gut reproduzierbar.
So, der Aufbau zur Bestimmung des Bandabstands von Germanium ist auch schon fertig. Eine erste Messreihe ergab einen Bandabstand von 0.63 eV. Das stimmt sehr gut mit den Tabellenwerten 0.75 eV bei 0 Kelvin bzw. 0.67 eV bei 300 K überein. Meine Temperaturen lagen ja zwischen 293 K (20 °C) und 416 K (143 °C), von daher passt mein Wert sehr gut ;-) link: https://stoppi-homemade-physics.de/bandabstand-germanium/ Die 3D-Druckteile für die Brownsche Molekularbewegung sind auch schon eingetroffen. Insgesamt habe ich nur 11 Euro inkl. Versand dafür bezahlt. Ein wie ich finde extrem günstiges Angebot. Hatte schon für meinen Windkanal bzw. die Elektronenspinresonanz auf diese Quelle für 3D-Druckteile zurückgegriffen.
Der Versuch zur Brownschen Molekularbewegung konnte erfolgreich durchgeführt werden. War aber gar nicht so einfach, die Rauchpartikel im Mikroskop sichtbar zu machen, da ich auch Probleme mit der Fokusebene hatte. Mit einem Laser ging es dann aber doch... Und übrigens: Dies war die erste Zigarette seit 35 Jahren. Rauchen ist zwar überhaupt nicht meins, aber was macht man nicht alles für die eigenen Physikprojekte ;-) Link zum ausführlichen Artikel: https://stoppi-homemade-physics.de/brownsche-molekularbewegung/ Youtube-Video: https://www.youtube.com/watch?v=4UrB1fsreFY
Christoph E. schrieb: > Eine erste Messreihe ergab einen Bandabstand von 0.63 eV. (293K) > Das stimmt sehr gut mit den Tabellenwerten .. > 0.67 eV bei 300 K überein. Nein. Da solltest Du bitte nochmals intensiver in deinen Aufbau gehen. 10% Abweichung bei nur 7K Temperatur-Differenz deuten auf einen Fehler hin, der entweder im Aufbau, der Kontaktierung oder der Messtechnik liegt.
@Andrew: Ich messe ja meinen Bandabstand nicht bei (einer) Raumtemperatur sondern mittels Widerstand bei Temperaturen ZWISCHEN 293 K und 416 K!
Christoph E. schrieb: > @Andrew: Ich messe ja meinen Bandabstand nicht bei (einer) > Raumtemperatur sondern mittels Widerstand bei Temperaturen ZWISCHEN 293 > K und 416 K! Ja, und selbst dann sind 10% Fehler ein Kriterium, das den sorgfältigen Physiker zum kritischen Prüfen der nicht plausiblen Ergebnisse bringen sollte. Sprich: Da ist noch etwas im Argen. Oder um dich noch näher ans Problem zu bringen: du werdet mit der Ausgleichsgeraden zwischnew 293K und 333K (nicht 416K) aus, und hast da schon eine zu niedrige Bandgap. Das wollte ich Dir nahebringen.
:
Bearbeitet durch User
@Andrew: Du schreibst, die Ausgleichsgerade bezieht sich auf Temperaturen zwischen 293 K und 333 K. Das stimmt nicht. Meine Ausgleichsgerade berücksichtigt Temperaturen zwischen 345 K und 400 K. Von daher ist mein erhaltener Wert von 0.63 eV für die Bandlücke sehr wohl nicht so übel, wenn diese bei 300 K eben 0.67 eV beträgt.... Inzwischen habe ich die Spule für die NMR im Erdmagnetfeld gewickelt. Sie besitzt einen ohmschen Widerstand von 6.4 Ohm und eine Induktivität von 11.28 mH. Pro Volt Spannungsversorgung erziele ich eine Flussdichte von 2.2 mT, also etwa bei Verwendung einer 12V Batterie 26.4 mT. Ich hoffe dies reicht erstens für eine gute Polarisation der magnetischen Momente und zweitens ist die Wicklungszahl hoch genug für eine ausreichende Induktionsspannung. Der Verstärker bestehend aus zwei Stufen LT1115 ist auch bereits fertig...
Inzwischen ist die russische Tunneldiode aus Litauen und die Kathodenstrahlröhre von aliexpress eingetroffen. Letztere ist mein diesjähriges Weihnachtsgeschenk an mich, denn niemand kennt die eigenen Bedürfnisse so gut wie man selbst ;-) Die Aufnahme der Kennlinie der Tunneldiode war etwas trickreich, da die Spannung sehr oft und schnell fortspringt im Bereich mit negativen differentiellen Widerstand. Aber ich konnte die typische Form mit dem Esaki-peak bei nur rund 0.09 V nachstellen. Link: https://stoppi-homemade-physics.de/tunneleffekt/ Die Kathodenstrahlröhre musste ich natürlich auch gleich testen, zu groß war die Vorfreude. Die Verpackung aus China war wirklich vorbildlich. Hatte schon Befürchtungen, dass sie nicht heil in Österreich ankommen wird. Hier der Link zum Verkaufsangebot (werde nicht gesponsert): https://de.aliexpress.com/item/4000376086482.html Mit Versand kostet sie um die 60 Euro, also verglichen mit den bei Phywe oder Leybold ausgerufenen Preisen ein Witz. Für die nächste Zeit nehme ich mir vor, den gesamten Aufbau auf einer Holzplatte zu finalisieren. Link: https://stoppi-homemade-physics.de/kathodenstrahlroehre/
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Das Pyrnometer ist soweit fertig. Ich habe die angezeigten Werte mittels > der Sonnenstrahlung einmal kalibriert. Als nächstes werde ich mit einer > 100W-Glühbirne das Abstandsgesetz 1/r² überprüfen und die > experimentellen Werte den theoretischen gegenüberstellen... Da bin ich auch gerade dabei, leider ist fast Winter und die Sonne versteckt sich immer hinter dem Horizont.... Wie bekommt man 1000W/m² sonst her?
Der Aufbau zur Kathodenstrahlröhre ist fertig. Eigenartigerweise bekomme ich jetzt bei gleicher Spannung am Kondensator eine geringere Ablenkung als bei meinen ersten Messungen. Um bei diesen ersten Messungen eine gute Übereinstimmung zwischen Experiment und Theorie zu erhalten, musste ich bei 4 kV Beschleunigungsspannung eine Spannung von nur 1.5 kV in die Formel einsetzen. Dies ist auch nachvollziehbar, da ja die Elektronen im Bereich der Ablenkung noch nicht ihre komplette kinetische Energie besitzen...
Für den Versuch zur NMR muss ich noch mit meinem Sohn bzw. meiner Tochter die Spulen wickeln. Das mache ich in den nächsten Tagen. Inzwischen habe ich mich nach längerer Pause wieder an den Bau einer DRSSTC (dual resonant solid state tesla coil) gemacht. Diese verfügt über ein Sekundärkreisfeedback. Obwohl dies nicht mehr ganz Stand der Technik ist, hoffe ich damit erfolgreich Funken zu erzeugen. Was deren Länge betrifft bin ich eher bescheiden und wäre mit 30-40 cm schon mehr als zufrieden. Die Elektronik und die Teslaspule selbst inkl. Topload sind eigentlich schon fertig. Jetzt muss ich nur noch einen Stelltransformator besorgen, dann kann ich den ersten Test starten. Vermessen habe ich die Sekundärspule auch bereits mit meinem XR2206 Signalgenerator. Dabei komme ich auf eine Resonanzfrequenz von 314 kHz. Danach habe ich dann meinen Primärschwingkreis abgestimmt. Dieser besteht aus 3 Stück WIMA FKP1 220 nF Kondensatoren in Serie, also 73 nF gesamt, und eben der Primärspule mit nur noch 3-4 Windungen. Wenn die Ströme zu groß werden, werde ich die Primärkapazität reduzieren und die Induktivität der Primärspule erhöhen. Als Interrupter verwende ich die Schaltung von Steve Ward mit den NE555...
:
Bearbeitet durch User
Heute konnte ich die Messungen zur Bestimmung der spezifischen Elektronenladung e/m mittels einer magic eye Röhre durchführen. Für vernünftige Bahnradien muss die Stromstärke durch die Spule zwischen 0 und 1 A betragen. Dies ergibt konkret Spulenspannungen im Bereich 0-6 V, was sehr angenehm ist im Schülerlabor. Der so bestimmte Wert für e/m weicht allerdings deutlicher vom Sollwert ab. Ich kann damit aber leben. Vor allem dann, wenn man den günstigen Aufbau (Gesamtkosten < 100 Euro) mit sündteuren kommerziellen Fadenstrahlröhren vergleicht, welche oftmals über 2000 Euro kosten... Link zu mehr Informationen dazu: https://stoppi-homemade-physics.de/e-m-bestimmung/
Für die Teslaspule habe ich mir einen Stelltrafo mit 2000W gegönnt. Diesen und meine DRSSTC habe ich heute zum ersten Mal getestet. Gute Nachricht: Ich erhalte Funken. Schlechte Nachricht: Ich habe mir schon 2 IGBT's zerschossen und der Variac gibt schon bei niedrigen Spannungen (ca. 30-40V) ein besorgniserregendes Brummen von sich. Bei 40 V zieht die Teslaspule im Moment 1.6 A. Ist dies normal? Den Interrupter habe ich auf 50 µs on-time und nur 150 Hz eingestellt. Von daher belaste ich die Vollbrücke nicht wirklich stark. Traue mich aber ob der Geräusche und weil ich schon bei 60V mir eben zwei IGBT's zerschossen habe nicht höher zu gehen. Werde mir jetzt einmal die Gate-Signale anschauen...
Christoph E. schrieb: > Ich habe mir schon 2 > IGBT's zerschossen Naja. Die Schaltung ist schon sehr einfach gehalten. Das sind nur 4 Sekundärwicklungen auf einem Ringkern. Damit werden alle vier IGBTs gleichzeitg geschaltet. Und das bei DEN Frequenzen von 314kHz? Das halte ich für SEHR gewagt. Erstens gibt es keinerlei Schaltung, um eine Totzeit der Brücken zu garantieren, das basiert alles auf gut Glück der unsymmetrischen Ein/Aus Zeiten der IGBTs. Aber die schalten schneller ein als aus, man braucht es eigentlich anders herum! Außerdem sind 314 kHz für die meisten IGBTs zuviel, auch für die relativ neuen Typen. MOSFET sind hier deutlich besser, weil schneller, vor allem beim Abschalten. Die höheren Leitverluste sind nebensächlich. Und zweitens ist dein Aufbau teilweise nicht so ganz HF-tauglich. Verdrillte Kabel vom Ringkern zu den IGBTs sind zwar gut, aber erstens zu lang und zweitens ist die Schleife der beiden Kabel am IGBT zu groß. Und warum in aller Welt nimmst du als Gatewiderstand diese Monster? Die sind erstens mechanisch zu groß, wodurch die Einkoppelschleife vergrößert wird und zweitens sind das gewickelte Widerstände, die einige (Dutzend?) uH Induktivität haben. Gerade DIE willst du dort nicht haben. Nimm normale 1W, ggf. 2W Widerstände, die reichen locker.
@Falk: Danke für deine Hinweise... Ich habe mir ja vor einigen Tagen einmal die Gatesignale angeschaut und musste feststellen, dass einer der beiden Treiber-ICs (UCC37321 bzw. UCC37322) scheinbar nicht richtig arbeitet. Da ich diese Chips vor längerer Zeit günstig über ebay oder aliexpress gekauft habe, vermutete ich natürlich gleich fake-ICs. Habe mir deshalb auf TME (https://www.tme.eu/at/) originale für rund 34 Euro inkl. Versand (2 x 4 Stück) gekauft. Diese habe ich heute per Blitzversand bekommen und gleich getestet. Nun sieht das Signal nach den UCC's so aus wie erwartet. Bekomme ein schönes Rechteck mit +/-12V. Dann habe ich mir die Gate-Signale angeschaut. Diese sehen eigentlich auch recht brauchbar aus mit einer rise-time der Flanken von rund 300 ns. Deshalb startete ich voller Neugierde gleich einen Testlauf. Die Stromaufnahme bleibt bei geringer on-time und geringer interrupter-Frequenz überschaubar (rund 0.6A bei 60V) und die Kühlkörper der Vollbrücke werden nur handwarm. Einziger Wehrmutstropfen: Die Blitze sind noch sehr bescheiden. Vermutlich ist die Teslaspule noch nicht richtig abgestimmt. Werde deshalb in den nächsten Tagen eine Primärspule mit mehreren Abgriffen ausprobieren und dann bei jedem Abgriff den Output überprüfen. Aber ich bin einmal fürs Erste sehr zufrieden, dass die DRSSTC stabil zu laufen scheint. Wenn es Neuigkeiten gibt, geht es hier weiter... ;-) P.S.: Übrigens hat das neue Jahr leider eine schlechte Nachricht für mich parat. Über Aliexpress kann ich seit 1.1.2023 keine Bestellungen mehr nach Österreich aufgeben. Die Händler versenden im Moment nicht nach Österreich. Schuld ist vermutlich eine mit Jahresbeginn eingeführte neue Verpackungsverordnung die jeden Händler verpflichtet, einen Verpackungs/Entsorgungspartner in Österreich anzugeben.
Ich habe mich heute noch einmal der Teslaspule gewidmet und es gibt folgende Probleme: 1.) Im "normalen" Interrupter-mode bei geringer on-time (rund 100 µs) und geringer interrupter-Frequenz bleibt der Stromverbrauch extrem moderat, nur ca. 0.7A bei 55V vom Stelltrafo. Problem ist die extreme Lautstärke. In meiner kleinen Wohnung betrieben kann ich da nicht wirklich weiter hochregeln. Ich bekomme in diesem Modus auch sehr dünne, stark verästelte Blitze. 2.) Im Burst-Modus erhalte ich ein komplett anderes Funkenbild. Die Blitze sind nun viel intensiver, aber die Vollbrücke zieht selbst bei nur 30V bereits 10A und mehr über den Stelltrafo. Eigenartigerweise ist die Lautstärke in diesem Modus aber gefühlt deutlich geringer und erträglich. Aber ich kann hier natürlich aufgrund des sehr hohen Strombedarfs nicht noch weiter mit der Spannung gehen. Das Funkenbild ist aber auch eigenartig und erinnert mich eher an eine VTTC und nicht an eine DRSSTC. Ist alles noch nicht wirklich befriedigend. Hätte meine DRSSTC halt schon sehr gerne direkt am Netz betrieben, aber das kann ich mir so komplett abschminken. Blitzerekorde erhoffe ich mir aber eh keine und ich würde die Teslaspule auch stark gedrosselt betreiben wollen. Aber so wie es jetzt sich darstellt ist der Stromverbrauch in Ordnung, dafür die Blitze (logischerweise) mickrig und die Lautstärke aber extrem oder es geht von der Lautstärke und der Blitzlänge, dafür ist der Stromverbrauch indiskutabel. Da ich absolut nicht der Teslaspulenprofi bin, hätte vielleicht jemand Tipps für mich? Abgestimmt habe ich eigentlich die Spule jetzt soweit. Am Oszilloskop war aber im Betrieb eine Schwingung mit 340 kHz zu messen. Für die Sekundärspule habe ich eigentlich 314 kHz mit Funktionsgenerator gemessen. Ich werde noch überprüfen, ob diese Frequenz vom Primärkreis kommt. Falls ja, müsste ich die Anzahl der Primärwindungen noch erhöhen, um f zu senken. Danke im voraus für eure Hilfe...
Christoph E. schrieb: > längerer Zeit günstig über ebay oder aliexpress gekauft habe, vermutete > ich natürlich gleich fake-ICs. Naja, nicht alle defekten ICs sind gleich gefälscht. Du hast schon IGBGs geschrottet, das kann ein Nebeneffekt sein. > Dann habe ich mir die Gate-Signale angeschaut. Diese sehen eigentlich > auch recht brauchbar aus mit einer rise-time der Flanken von rund 300 > ns. Naja. Warum ballerst du mit fast +/-25V auf die Gates? Geht's noch? ;-) +/-10 bis +/-15 reichen locker. Christoph E. schrieb: > 1.) Im "normalen" Interrupter-mode bei geringer on-time (rund 100 µs) > und geringer interrupter-Frequenz bleibt der Stromverbrauch extrem > moderat, nur ca. 0.7A bei 55V vom Stelltrafo. Problem ist die extreme > Lautstärke. In meiner kleinen Wohnung betrieben kann ich da nicht > wirklich weiter hochregeln. Ich bekomme in diesem Modus auch sehr dünne, > stark verästelte Blitze. Einzelentladungen. > 2.) Im Burst-Modus erhalte ich ein komplett anderes Funkenbild. Die > Blitze sind nun viel intensiver, Coronaentladungen, die lange genug nachleuchten, bis die nächste Entladung kommt. Das ist mehr ein gleichmäßiges Funkeln, deswegen knallt es nicht so laut, weil das Plasma noch da ist. > aber die Vollbrücke zieht selbst bei > nur 30V bereits 10A und mehr über den Stelltrafo. Und was sagen deine Kühlkörper? Ich vermute mal, daß deine Vollbrücke ordenliche Querströme beim Umschalten fließen läßt, die nur sinnlos Wärme machen und immer kurz davor sind, deine Halbbrücken zu killen. Ich wiederhole mich. Die Ansteuerung der IGBTs hat mehr mit Glück als Verstand zu tun. > ist aber auch eigenartig und erinnert mich eher an eine VTTC und nicht > an eine DRSSTC. Was bedeuten diese tollen Abkürzungen? > Blitze (logischerweise) mickrig und die Lautstärke aber extrem oder es > geht von der Lautstärke und der Blitzlänge, dafür ist der Stromverbrauch > indiskutabel. Ich würde an der IGBT-Ansteuerung arbeiten. Erstens IGBTs raus und MOSFETs rein, die schalten schneller ab. Zweitens eine Ansteuerung der Halbbrücken mit Totzeit, ich sag mal 100-200ns. Und mit deutlich weniger Anstiegszeit. 300ns ist schnachlangsam, da müssen eher 20-50ns rauskommen. Muss man aber unter Last messen. Vorsicht dabei! > Da ich absolut nicht der Teslaspulenprofi bin, hätte vielleicht jemand > Tipps für mich? Abgestimmt habe ich eigentlich die Spule jetzt soweit. > Am Oszilloskop war aber im Betrieb eine Schwingung mit 340 kHz zu > messen. Für die Sekundärspule habe ich eigentlich 314 kHz mit > Funktionsgenerator gemessen. Naja, da ist noch Verbesserungspotential drin.
Danke Falk für deine Anmerkungen... VTTC steht für vacuum tube tesla coil. Hier siehst du eine für VTTCs typische Entladung: https://www.hackster.io/mircemk/vttc-gu81-tesla-coil-with-40cm-sparks-detailed-instructions-44b66c Meine im Burst-mode ähneln eher dieser als einer richtigen DRSSTC (dual resonant solid state tesla coil). Hier ein für DRSSTCs typisches Entladungsmuster: https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:OneTeslaTS_DRSSTC_Tesla_Coil_closeup.jpg Bei DRSSTCs sind IGBTs eigentlich Standard. Bei meiner SSTC (solid state tesla coil) verwende ich aber Mosfets (IRFP460). Die bleibt auch sehr zahm und ruhig bei Blitzen um die 25 cm, was mir aber völlig reicht. Meine alten UCC37321/22 waren aber in der Tat defekt, das erkennt man am Signal in der Abbildung DRSSTC5_165. Da liegt ein Plateau nur auf -5V anstatt auf -12V. Mit den neuen schaut es so aus wie es sein soll (Abb. DRSSTC5_179). Die Temperatur der Kühlkörper kontrolliere ich morgen noch einmal. Hier noch ein Video der gleichen DRSSTC wie meine, also gleicher Schaltplan: https://www.youtube.com/watch?v=tMgiKXQgvtY Die zieht laut Erbauer bei 230V um die 7A...
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Bei DRSSTCs sind IGBTs eigentlich Standard. Hmm, naja. Die Schaltung arbeitet ja mit einem Stromwandler und schaltet nahe dem Stromnulldurchgang der Sekundärwicklung. Damit ist das praktisch ein Resonanzwandler, steckt ja im Namen. Allerding kann es sein, daß der hier etwas empfindlich auf die Resonanzen von primär- und Sekundärwicklung reagiert. Kann sein, daß die enger toleriert sein müssen. Man sollte sich auch mal das Rückkoppelsignal anschauen. Kann man den Stromwandler verpolen oder ist das egal?
Hallo! Vor einigen Tagen traf der 2W/450nm Laser aus China bei mir ein und so konnte ich den Versuch zum "Impuls von Photonen" mit meiner µg-Waage machen. Diese Waage liefert mir ja eine Ausgangsspannung, deren Wert zum Gewicht proportional ist. Bei 70µg zeigt sie 9mV an. Ich bemerkte, dass die Ausgangsspannung aber trotz der Mittelwertbildung (n = 1000) zu stark schwankte. Daher habe ich noch einen low-pass-Filter eingebaut. Danach ging es... Wenn ich mit dem 2W Laser auf die Waage-Pfanne strahle, erhöhte sich tatsächlich die Ausgangsspannung um ca. 0.16 mV. Bei einem 1.5W Laser habe ich eine Spannungserhöhung von 0.13 mV errechnet. Dies würde sehr gut zum Messergebnis passen. Nachdem ich den Laser wieder ausgeschaltet habe, ging die Ausgangsspannung auch wieder zurück. Ich muss aber anmerken, dass die Ausgangsspannung der µg-Waage auch ganz ohne Laser zum Teil in diesem Bereich schwankte. Also zu 100% kann ich jetzt nicht sagen, dass es der Photonenimpuls war, der die Ausgangsspannung erhöhte. Aber die gezeigte Messung im Youtube-Video würde halt schon sehr gut zu den Erwartungen passen. Ich lasse es jetzt einmal so um mir nicht die Illusion zu nehmen, dass es der Lichtimpuls gewesen ist ;-) Youtube-Video: https://www.youtube.com/watch?v=5pjz2Aj0IZ4 Homepage: https://stoppi-homemade-physics.de/lichtimpuls/
:
Bearbeitet durch User
So, ein Projekt habe ich noch auf Lager und zwar zum Debye-Sears-Effekt. Dabei erzeugt man mit einem hochfrequenten Ultraschallsender in Wasser stehende Wellen. Diese wirken dann wie ein Beugungsgitter. Strahlt man mit einem Laser senkrecht durch diese stehende Welle erzeugt man Beugungsmaxima. Aus deren Abstand lässt sich die Gitterkonstante d, welche in diesem Fall genau der Wellenlänge des Ultraschalls entspricht, bestimmen. In weiterer Folge kann man aus lambda und der bekannten US-Frequenz die Schallgeschwindigkeit im Medium/Wasser sehr genau ermitteln. Als Ultraschallquelle kommt ein US-Vernebler zum Einsatz. Diesen habe ich mir gerade eben günstig gebraucht gekauft. Wenn dieser eingetroffen ist und ich das Experiment gemacht habe, geht es hier weiter. Bei einer Frequenz von 1.7 MHz beträgt der Abstand der Interferenzmaxima bei einem Abstand Gitter-Schirm von 6 m nur 3.7 mm. Deshalb benötigt man einen möglichst großen Abstand zwischen Ultraschallgitter und Schirm. Ich baue deshalb den Versuch im weitläufigen Nordflügel meiner Residenz auf ;-) Da sich nun aber mein Repertoire an Experimenten endgültig dem Ende neigt meine Frage an euch, ob ihr vielleicht noch eine Anregung für ein fortgeschrittenes Physikprojekt habt. Aber es muss sich in einer kleinen Wohnung umsetzen lassen...
:
Bearbeitet durch User
Vielen Dank Mike für den Vorschlag... "Leider" habe ich den Millikan-Versuch bereits umgesetzt: https://www.youtube.com/watch?v=NXQO0ABI1s8 Das einzige Problem dass ich dabei hatte war der Umstand, dass ich keine Teilchen mit nur einfacher Elementarladung entdecken konnte. Welche mit 2*e oder 3*e hatte ich schon beobachtet. Deshalb habe ich mir vor rund 2 Jahren noch extra aus den USA eine Latexkügelchen-Emulsion speziell für den Millikan-Versuch gekauft. Diese müsste ich einmal beim Versuch verwenden bzw. überprüfen... Ich habe so gut wie jedes Physikprojekt für Fortgeschrittene hinter mir. Es fehlt im Moment eigentlich nur noch: * Nuclear magnetic resonance: Da bin ich aber gerade dabei, siehe Beitrag "Nuclear magnetic resonance (NMR) im Erdmagnetfeld" * DRSSTC Teslaspule: Auch mit dieser beschäftige ich mich gerade * disc launcher mit Kondensatorbank: Die steht auch schon seit 1.5 Jahren fix fertig in der Küche und wartet auf ihren Einsatz im Hof. Da brauche ich aber aus Sicherheitsgründen eine weitere Person (Söhne oder Tochter) dabei * einfache Astrofotografie: Hierfür habe ich mir im Sommer ja den 90mm Refraktor gekauft. Damit werde ich dann im wärmeren Frühjahr erste Fotografieversuche starten * Video vom Spirometer machen. Da benötige ich auch eine weitere Person dazu, die hineinbläst... Ein Kollege versucht sich gerade am Stern-Gerlach-Versuch: https://www.youtube.com/watch?v=kCwCOfc1Sqo Das ist mir dann aber ehrlich gesagt doch zu komplex. Alleine die Vakuumanlage wäre bei mir in der Wohnung nicht mehr umsetzbar.
Dann noch die Youtube-Beiträge zu folgenden Themen anfertigen (sind experimentell soweit alle fertig): * Rastertunnelmikroskop: Hier ist der Aufbau auch bereits fix und fertig. Habe das Ganze vor ca. 4 Jahren auf Arduino umgebaut. Jetzt fehlen eigentlich nur noch die Messungen damit * Erzwungene Schwingung mit Federpendel als Resonator (Simulation & Experiment) * Coilgun * Michelson-Interferometer * Lissajous-Projektor mit zwei Lautsprechern * Induktionsheizer * Levitation * TEA-Laser * Kartoffelkanone * schnellste Bahn (Simulation und Experiment) * Laserleistumgsmessgerät * ballistisches Pendel mit Armbrust * ...
:
Bearbeitet durch User
Die Definition Physikprojekte für Fortgeschrittene ist mir nicht geläufig. Möglicherweise wäre also der "Magnetische Barkhausen-Effekt" oder die "Barkhausen-Kurz-Schwingung" zu einfach dafür. Wenn möglich würde ich vorher andere Versuche abschließen, damits nicht zuviel auf einmal wird.
Wie wäre es mit der Wasserstandsmessung in einem langen Rohr über Schallresonanzen der Luftsäule über dem Wasserspiegel? Vielleicht läßt sich das auch noch mit Hochfrequenz lösen. Das wäre mal keine besonders schweren Experimente. Ein Versuch zur Massenzunahme beim Laden eines Akkus fällt wegen viel zu kleiner Massenänderungen leider aus. Vielleicht lassen sich dort noch einige Ideen finden: https://www.b-kainka.de/Buch.htm Und zwar in dem Buch: https://www.b-kainka.de/Ph%C3%A4nomene.html Es gibt auch kleine nette Versuche zu Überspannungen.
1 | D1 D2 |
2 | --S1--L1(1H)-->|--+--L2(8H)-->|-+ |
3 | | | |
4 | C1(20µF) C2(5µF) |
5 | | | |
6 | ------------------+-------------+ |
Wenn S1 geschlossen wird, steigt bei C2 die Spannung auf 240V bei Uin von 100V.
Danke für eure Tipps. @Dieter: Den Barkhauseneffekt hatte ich bereits bei mir als Ordner mit einem Video dazu angelegt. Nun werde ich ihn auch experimentell umsetzen, da er mir sehr gut gefällt und in den Bereich Atomphysik hineinspielt. Den Debye-Sears-Effekt konnte ich bereits nachweisen, da Anfang der Woche der gebrauchte Ultraschallvernebler eingetroffen ist. Er besitzt eine Frequenz von 1.7 MHz. Wenn ich ihn aktiviere, ändert sich das Laserbild auf der Wand und man kann das horizontale Interferenzmuster erkennen. Der Abstand Ultraschallnebler-Schirm betrug rund 9 m. Da meine Küche nicht so groß ist, musste ich einen Oberflächenspiegel auf das Balkonfenster kleben. 10 Beugungsminima haben auf dem Bild eine Länge von 160 Pixel. 144 Pixel im Bild entsprechen einer Strecke von 5 cm. Daraus errechnet sich ein Abstand y für das erste Beugungsmaximum von 5.56 mm. Mit diesen Werten ergibt sich eine Schallgeschwindigkeit von 1470 m/s. Der Tabellenwert liegt laut Wikipedia bei 1484 m/s. Da liege ich ja fast genau richtig ;-) Den Versuch zum Debye-Sears-Effekt gibt es auch im Schulmittelhandel zu kaufen. Beim Blick auf den Preis (9147 USD) hat es mich fast aus den Socken gehoben. Die Kosten meines Aufbaus beliefen sich auf: * grüner Laser: 15 Euro * Ultraschallvernebler: 16 Euro * Glasgefäß: 5 Euro * Oberflächenspiegel: 5 Euro Gesamt: 41 Euro
:
Bearbeitet durch User
Mit meinem alten Peltierkühler-Projekt mache ich gerade bei einem instructables-Wettbewerb mit: https://www.instructables.com/How-Cold-Can-I-Go-Low-Temperatures-With-a-Peltier-/ Mit einem Peltier-Stack bestehend aus 3-4 Peltierelementen und einem leistugsfähigen CPU-Kühler (be quiet! dark rock pro 3 mit 250W TDP) komme ich auf -64°C. Leider funktioniert meine Wasserkühlung von corsair nicht mehr. Damit ginge es vermutlich noch ein wenig tiefer. Vielleicht kaufe ich mir noch eine gebrauchte... Link: https://stoppi-homemade-physics.de/hoch-und-tieftemperaturen/
Christoph E. schrieb: > Heute testete ich erstmalig meinen longitudinalen Stickstofflaser. Tolles Ergebnis. Vor über 40 Jahren hat das Mal ein DDR Magazin veröffentlicht. Damals hätte ich es gerne gebaut, aber ich war zu jung und hatte kein Geld und das zweite Problem war vor allem an die Komponentenbeschaffung. Das kann ich jetzt ja nachholen. Nachtrag: Es stand im „Praktiker“
:
Bearbeitet durch User
@Dieter P.: Aufgrund deiner Anregung habe ich den Barkhausen-Effekt experimentell umgesetzt, danke nochmals für den Tipp. Hier das Youtube-Video: https://www.youtube.com/watch?v=2YuBOrCMlPw Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/barkhausen-effekt/ Ich bin auf ein weiteres Physikprojekt gestoßen, welches ich noch in Angriff nehmen möchte und zwar das Torsionspendel von Cavendish zur Bestimmung der Gravitationskonstante G. Wird mit Sicherheit ein hartes Stück Arbeit. Die beiden Metallkugeln für die "Hantel" und die großen Massen habe ich bereits besorgt. Hier kommen meine 3.1 kg Gegengewichte von der Fernrohrmontierung zum Einsatz. Die Hantelmassen wiegen 107 g. Damit beträgt die Gravitationskraft zwischen ihnen bei einem angenommenen Abstand von 8 cm bescheidene 5.6 * 10^-9 N. Mal schauen ob das Torsionspendel sich dadurch dreht. Zur Bestimmung des Richtmoments muss ich ja die Periodendauer des Drehpendels ermitteln. Hier dachte ich mir kommt der Time-of-flight-Sensor VL53L0X mit dem Arduino zum Einsatz. Ob ich diesen dann bei der finalen Bestimmung der Ablenkung des Drehpendels auch verwende oder dann auf einen abgelenkten Laserstrahl zurückgreife wird sich noch zeigen. Mit dem ToF-Sensor kann ich halt die Bewegung sehr schön automatisiert auswerten. Beim Laserstrahl auf einer Skala müsste ich dies wohl visuell bewerkstelligen. Für das Torsionspendel verwende ich den Holzaufbau zum Einstein-de Haas-Effekt. Als Torsionsdraht werde ich 0.3 mm Kupferlackdraht probieren... Im Zuge meiner Recherche zum Experiment habe ich auch einiges über Henry Cavendish erfahren. Der scheint ja noch ein viel größerer Eigenbrödler gewesen zu sein als ich es bin ;-)
:
Bearbeitet durch User
Es freut mich, dass der Barkhausen-Effekt umsetzbar war.So schnell hätte ich gar nicht damit gerechnet.Selber konnte ich das auch nachweisen.Mit einer Spule mit Trafoblechen ist der Effekt nachweisbar, wenn ein Magnet darüber bewegt wird.Der Effekt ist hörbar stärker wenn die Eisenbleche liegend sind, bei der Schmalseite, wenn die Bleche stehend sind, ist der Effekt deutlich schwächer warnehmbar. Ein anderer Effekt sollte sich noch beobachten lassen, wenn der Eisenkern mit einem Schraubenzieher "gekratzt" wird.Es sollte ein "metallisches Kratzen" deutlich hörbar sein.Welcher Effekt dies sein könnte, ist mir nicht bekannt.Schraubenzieher aus Vanadium dürften ungeeignet sein. Zum Torsionspendel von Cavendish, zur Bestimmung der Gravitationskonstante. Es erinnert mich daran, das vor langer Zeit ein Lehrer damals mit der erzielten Genauigkeit nicht zufrieden war.Behalten habe ich, das es möglichst erschütterungsfrei aufgehängt werden sollte, wegen dem Lichtzeiger. Einen Gedanken hätte ich noch zum Erdmagnetfeld.Es gibt einmal den starken Vertikalen Anteil, neben dem Horizontalen Anteil.Jemand hat mal erwähnt, das moderne Digitalvoltmeter ( mit z.B. 24 bit Wandler ) derart empfindlich sein können, das eine Bewegung einer Kabelschleife reicht um eine Spannung zu messen. Es wäre quasi eine Leiterschaukel, wobei der sonst starke Magnet durch das Erdmagnetfeld ersetzt wird, und eine Bewegung der Schaukel eine Gleichspannung bzw. Strom im Leiter erzeugt. Die erzeute Spannung dürfte nur sehr gering sein, und auch mit Vorverstärker an einem Digitalvoltmeter wohl nur ein zappeln erzeugen, weil ja nicht konstant vorhanden. Das Ganze vorher durchzurechnen übersteigt meine Fähigkeiten. https://de.wikipedia.org/wiki/Leiterschaukel https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion https://de.wikipedia.org/wiki/Erdmagnetfeld IGRF Declination Calculator http://isdc.gfz-potsdam.de/igrf-declination-calculator/ Als Nachtrag noch diese Seite, wenn nicht bekannt.Ich befürchte noch weitere Anregungen für Versuche, auf eigene Gefahr. http://www.sauerampfer-online.de/rauschen/Barkhausen.html
Christoph E. schrieb: > Für das Torsionspendel verwende ich den Holzaufbau zum Einstein-de > Haas-Effekt. Als Torsionsdraht werde ich 0.3 mm Kupferlackdraht > probieren... Das wird sportlich. Ich habe mal dem Torsionswinkel überschlagen (Drahtlänge 2m, Pendelstange 50cm). Bei einem 0.3mm Kupferdraht kommst du bei einer Lichtzeigerlänge von 10m auf eine Auslenkung von 2.22mm. Nimmt man die dünnste Gitarrensaite (e-Saite) kommt man auf eine Auslenkung von 8.34mm.
Vielen Dank euch zwei für eure Beiträge/Bemühungen... @Joe: Buuuuh, das wäre dann experimentell nicht machbar für mich. Ich habe gerade in meinen Aufzeichnungen zum Einstein-de Haas-Effekt nachgeschaut. Da habe ich beim Richtmoment R für einen frei hängenden, wenig belastenden Draht einen Wert von 10^-6 Nm/rad notiert. Das wäre dann schon machbarer. Bei einem Drehmoment von 2 * 5.6 * 10^-9 N * 0.3 m (angenommene Hantellänge = 0.6 m) = 3.4 * 10^-9 Nm würde ich bei diesem Richtmoment auf einen Drehwinkel von phi = 3.4 * 10^-9 / 10^-6 = 3.4 * 10^-3 rad = 0.195° kommen. Das würde am Ende der Hantelstange eine Verdrehung von 1.02 mm bedeuten und am Ende eines 2 m Laserstrahls auf der Wand dann immerhin 13.6 mm. Dies hört sich schon bedeutend motivierender an. Und ich denke mir, dass ich mit einem noch dünneren Draht (z.B. 0.1 mm) noch ein geringeres Richtmoment R erhalte und damit größere Drehwinkel. Die kommerziellen Cavendish-Aufbauten haben geringere Massen und auch geringere Längen (Fadenlänge, Hantellänge) und es scheint auch zu funktionieren. Ich werde als erstes einmal das Richtmoment mit verschiedenen Drähten bestimmen. Dazu brauche ich aber noch eine 6mm Messingstange für die Hantel. Die muss ich mir erst im Baumarkt besorgen...
:
Bearbeitet durch User
Hier noch zwei Spielereien zwischendurch, ein LED-Stroboskop mit einstellbarer Blitzfrequenz (15-1200 Hz) und Blitzdauer (5-100 µs). Die Frequenz erfasse ich mit einem Arduino mittels interrupt, also ganz simpel... Und ein Versuch zur adiabatischen Kompression/Zündung. Habe ich mir über Amazon bestellt und funktioniert besser als erwartet. Erwartungshaltung war nämlich: Kaputt nach nur einem Versuch ;-)
Christoph E. schrieb: > Für das Torsionspendel verwende ich den Holzaufbau zum Einstein-de > Haas-Effekt. Als Torsionsdraht werde ich 0.3 mm Kupferlackdraht > probieren... Du schwebst mit deinen Versuchen natürlich in höheren Sphären. Aber sollte man, so ganz grundlegend, bei einem Torsionspendel nicht ein Material einsetzen, dass sich nicht so leicht im plastischen Bereich verformen lässt? Warum nimmst du keinen Federstahldraht, den gibt es auch in klein.
:
Bearbeitet durch User
Peter F. schrieb: > Warum nimmst du keinen Federstahldraht, den gibt es auch in klein. Man könnte meinen der Federstahldraht kehrt nach der vollbrachten Torsion in die Ausgangsposition zurück. Bei dem geringen Drehwinkel macht das jeder andere Draht genauso gut. In unserem damaligen Unterrichtsraum haben wir für den Versuch einen reinen Bronzedraht verwendet, weil er bei einer Verdrehung mit dem geringsten Widerstand entgegenwirkt. Die Apparatur war erschütterungsfrei direkt an die Betonwand des Gebäudes geschraubt und der Laserstrahl schoss mit maximaler Hebelkraft durch die gesamte Längsseite des Klassenraumes. Nach wenigen Minuten Beschleunigungszeit wanderte der Laserstrahlaufprallpunkt, wie von Geisterhand, um einige Zentimeter an der Wand entlang.
Jetzt könnte man sogar noch zwei Versuche miteinander Verknüpfen. Nämlich die Lichtdruckwaage mit der Gravitationsdrehwaage. Wenn man schon eine Apparatur mit Laserstrahl und Bronzedraht hat, dann könnte man die beiden Bleikugeln durch einen kleinen Spiegel (mit Gegengewicht) ersetzen und sich die Photonenaufprallkraft direkt mit dem Lichtzeiger an der Wand Anzeigen lassen.
Vielen Dank für eure Anregungen und Hinweise! Weil es sehr gut noch zum Barkhauseneffekt passt, habe ich mit der Spule und dem Weicheisenstab die Hysteresekurve aufgenommen. Der ohmsche Widerstand der Spule beträgt 83 Ohm und die Induktivität rund 430 mH. Damit konnte ich die Spule direkt an 230VAC betreiben. Die maximale Stromstärke belief sich auf 2A. Viel mehr hätte ich der Spule auch nicht zugetraut. Den Strom durch die Spule messe ich über einen 1 Ohm-Shunt. Die Stromstärke ist ja direkt proportional zur Magnetfeldstärke H. Die Flussdichte B messe ich mit einem Hallsensor vom Typ CYSJ362A. Dieser geht bis 3T. Den Hallsensor postiere ich außen am Ende des Weicheisenstabs. Damit komme ich bei 2A Spulenstrom auf eine gemessene Flussdichte von 0.43 T. Man erkennt schön die allmähliche Sättigung durch die abflachende Hysteresekurve. Und auf einem Einzelbild des Videos ist auch die Neukurve zu sehen. Für die Cavendish-Drehwaage habe ich ein 6mm Messingrohr mit 1 mm Wandstärke bestellt. Im Baumarkt gab es leider nur eines mit 0.5 mm Wandstärke. Da ich aber ein Gewinde zur Befestigung der beiden Metallkugeln reinschneiden muss, war dies zu wenig. Wenn dieses eingetroffen ist, kann ich erste Messungen zum Richtmoment verschiedener Drähte und Fäden durchführen...
:
Bearbeitet durch User
Bei den Abmessungen von Cavendish_58.jpg (25µm Wolframdraht) komme ich auch einen Torsionswinkel von ca. 2 Grad. Das Geheimnis liegt wohl in einem stabilen, sehr dünnen Draht.
Vielen Dank, Joe. Die Angabe mit denm 25 µm hatte ich noch gar nicht bemerkt. Ich probiere es einmal mit Kupferlackdraht (0.3 mm, 0.1 mm), sonst bestelle ich auf ebay Wolframdraht mit 80 µm Durchmesser (https://www.ebay.com/itm/323779628049). Die beiden Kugeln der Cavendishwaage mit dem 25 µm Draht wiegen nur je 15 g, meine immerhin je 107 g. Damit der Draht damit klar kommt, dachte ich mir, dass 80 µm (ca. 10-fache Fläche gegenüber dem 25 µm Draht) bei meiner Anordnung passen könnte... Das Messingrohr ist auch schon eingetroffen und ich konnte die M6 Gewinde bereits schneiden. Zwischen Rohr und Metallkugel platziere ich noch eine M6-Mutter, damit ich bei einer instabilen Lage das Ungleichgewicht ausgleichen und eine Kugel geringfügig weiter außen oder innen fest montieren kann. Wenn ich erste Ergebnisse für das Richtmoment habe, melde ich mich wieder...
:
Bearbeitet durch User
Mit 2x107 g und 25 µm liegst du an der Grenze der zulässigen Normalspannung (4200 N/mm²). Mit 80 µm haut du tatsächlich nur 1/10 der zulässigen Spannung (417.5 N/mm²). Sollte also prima funktionieren. Jetzt bin ich tatsächlich auf das Richtmoment gespannt :-)
So, gestern konnte ich erste Messungen durchführen. Als Stativ verwende ich jetzt nicht wie geplant den Holzaufbau vom Einstein-de Haas-Experiment sondern ein gewöhnliches Fotostativ. Dies hat am Boden zwischen den Stativbeinen genügend Platz für das sich drehende Pendel. Ich habe bewusst nach einem Messingrohr für die Hantelstange Ausschau gehalten, weil ich den Kupferdraht dort anlöten wollte. Dies funktioniert auch recht gut. Das Richtmoment habe ich einmal mit 0.2 mm Kupferlackdraht und dann mit 0.1 mm CuL-Draht ermittelt. Ergebnisse: 0.2 mm CuL-Draht: Tau = 128 sek ---> R = 5.7 * 10^-5 Nm/rad 0.1 mm CuL-Draht: Tau = 365 sek ---> R = 7 * 10^-6 Nm/rad Bei einer zu erwartenden Kraft von nur 3.5 * 10^-9 N (Achtung: Weiter oben im Faden hatte ich die Kraft aufgrund eines Zahlendrehers falsch berechnet) ergibt dies mit dem 0.1mm Draht einen Ablenkwinkel von lediglich 0.0171°. Der Laserstrahl sollte daher auf einer 3 m entfernten Wand um nur 1.8 mm weiter wandern. Buuuh, das ist natürlich experimentell kaum machbar. Ich werde daher einen noch dünneren Wolframdraht auf ebay.com kaufen. Gibt ein Angebot aus der Ukraine. Jetzt ist nur die Frage, welchen Durchmesser ich nehmen soll, 0.08 mm oder 0.065 mm. Link: https://www.ebay.com/itm/323779628049 @Joe: Hält der 0.065 mm Wolframdraht den insgesamt 290 g Gewicht der Hantelstange stand? Ich muss zur eindeutigen Nachweisbarkeit mit dem Durchmesser so weit wie möglich runter, damit das Richtmoment noch kleiner wird. 1.8 mm Verschiebung des Laserpunkts ist mit Sicherheit so nicht machbar, zumal ja das Pendel auch noch (viel stärker) schwingt. Beim Einstein-de Haas-Experiment hatte ich ja ein Richtmoment von R = 10^-6 notiert. Leider weiß ich nicht mehr, mit welchem Draht ich auf diesen Wert kam. Ein so dünner war es aber auf jedem Fall nicht. Und nur ausgedacht habe ich mir den Wert wohl auch nicht. Wäre es gegebenenfalls sinnvoll, auf einen Kunststoffdraht zu wechseln? Zur längeren Beobachtung des Laserpunkts kaufe ich mir eine gebrauchte Logitech-Webcam mit 2 Megapixel. Die hole ich morgen in Graz ab...
:
Bearbeitet durch User
Nachtrag: Ich habe mir gerade die Werte für die Zugfestigkeit von Kupfer bzw. Wolfram angeschaut. Ergebnisse: Kupfer: Zugfestigkeit 250 MPa = 250 N/mm² Wolfram: Zugfestigkeit 550 - 1920 N/mm² Bei Verwendung des 0.1 mm Kupferdrahts (A = 0.00785 mm²) und einer Belastung mit 290 g (= 2.9 N) komme ich bereits auf eine Spannung von 369 N/mm². Da bin ich schon über der Zugfestigkeit von Kupfer... Wenn ich nun einen Wolframdraht mit 2.9 N belaste, komme ich auf folgende Spannungen: 0.08 mm Wolframdraht: Spannung = 577 N/mm² 0.065 mm Wolframdraht: Spannung = 874 N/mm² Da bin ich ggf. auch schon über der Zugfestigkeit... Ich werde daher wohl beide Drähte bestellen und schauen, wie es funktioniert.
Christoph E. schrieb: > 0.08 mm Wolframdraht: Spannung = 577 N/mm² > 0.065 mm Wolframdraht: Spannung = 874 N/mm² Ja, auf diese Werte komme ich auch. So richtige Werte für die Normalspannung findet man jedoch nicht. Die Angaben sind sehr weit gestreut :-( "Zugfestigkeit 550–620 N/mm2 bis 1920 N/mm2" laut Wikipedia. Versuch macht klug :-)
Ich habe jetzt einmal die beiden Wolframdrähte mit 80 µm und 65 µm Durchmesser aus der Ukraine bestellt. Bin gespannt, ob sie überhaupt ankommen. Schwer vorstellbar, wie so alltägliche Sachen wie Postverkehr in einem Land im Krieg bewerkstelligt werden... Da man Wolframdraht nicht mit dem normalen Lötkolben verlöten kann, habe ich mir eine einfache Klemmung ausgedacht. Dazu habe ich einfach 2 dünne Messingplatten auf das Messingrohr gelötet. Dazwischen spanne ich dann den Wolframdraht ein. Getestet habe ich die Konstruktion mit dem 0.1 mm Kupferlackdraht und es funktioniert sehr gut. Für die Ablenkung des Laserstrahls verwende ich kleine Oberflächenspiegel. Diese habe ich auf ein Innenteil einer Lüsterklemme geklebt. Nachtrag: Ich habe gerade nachgeschaut, mit welchem "Draht" ich beim Einstein-de Haas-Versuch ein Richtmoment von 10^-6 Nm/rad erhalten habe. Es war meine 0.3 mm Nylonschnur. Mit dieser werde ich es also auch noch versuchen und das Richtmoment R bestimmen. Vielleicht liegt es ja wirklich unterhalb der Werte mit Metalldraht.
:
Bearbeitet durch User
Ich konnte heute die Periodendauer mit der 0.3 mm Nylonschnur bestimmen. Sie lag bei rund 902 Sekunden. Damit ergibt sich ein Richtmoment von 1.145 * 10^-6 Nm/rad. Weil dies doch erheblich kleiner ist als jenes mit dem 0.1 mm Kupferlackdraht, startete ich einen ersten Versuch zur Messung der Gravitationskonstante. Die Webcam war die ganze Zeit auf die Skala ausgerichtet und ich beobachtete vom Nebenraum aus. Leider ruhte das Pendel auch nach mehreren Stunden nicht wirlich. Da ich ja auch noch den Laserstrahl auf das Papier bringen musste, bedurfte es immer wieder einmal einer Neuausrichtung des Stativs. Nach dieser musste ich wieder gut eine Stunde warten mit dem Ergebnis, dass wie schon gesagt das Pendel einfach nicht zur Ruhe kam und die verbleibenden Schwingungen noch viel stärker waren als die 30 cm auf dem Blatt Papier. Ganz schön frustrierend... Ich habe mir schon gedacht, die Schwingung etwa mit einer in ein Wasserbad ragenden Finne zu dämpfen. Aber damit handel ich mir vermutlich andere Probleme stattdessen ein. Ich habe jetzt gut 8 Stunden damit verbracht, das Pendel in eine Ruhelage zu bringen, leider eben erfolglos. Ich probiere es jetzt noch am Abend in der Hoffnung, dass etwaige Störungen geringer werden. Große Hoffnung habe ich allerdings nicht. Ich befürchte, dass dieser Versuch so wie ich ihn aufgebaut habe, nicht erfolgreich durchführbar ist. Vielleicht geht es ja mit dem dünnen Wolframdraht besser als mit der Nylonschnur, mal sehen. Also erstmals leider keine guten Nachrichten...
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Ich habe jetzt gut 8 Stunden damit verbracht, das Pendel in eine > Ruhelage zu bringen, leider eben erfolglos. Ich probiere es jetzt noch > am Abend in der Hoffnung, dass etwaige Störungen geringer werden. Große > Hoffnung habe ich allerdings nicht. > Du bewegst dich im Raum? Das könnten Luftbewegungen sein. die das Pendel anregen. Vielleicht einen Ring aus Plexiglas um das Pendel errichten, um Strömungen zu vermeiden und den Laser durchzulassen?
@Thomas: Während der Messung bin ich nicht im Raum. Aber spätestens wenn ich die beiden großen Massen zum Pendel schiebe, muss ich mich dem Pendel nähern. Wie gesagt, ich beobachte alles über die Webcam vom Nebenraum aus. Das Problem sind die Schwingungen. Bei einer Periodendauer von ca. 10 min und einer sehr geringen Dämpfung müsste ich schon mehrere Stunden warten. Und selbst dann kommt es eigentlich zu keinem absoluten Ruhezustand des Pendels. Das merke ich in der Früh, wenn ich mich ganz vorsichtig dem Pendel nähere. Es schwingt dann noch immer um ca. 20 grad hin und her. Ich bräuchte eben einen wirklichen Ruhezustand, bevor ich die beiden Massen hinzufüge. Die würden dann die Schwingung eh eingrenzen, da das Pendel dann mit ihnen zusammenstößt. Dann müsste ich auf die neuerliche Ruhelage warten. Ich glaube, ich probiere es doch noch mit der Finne im Wasserbad. Das dämpft mir die Schwingung sehr stark, aber die Ruhelage dürfte durch die Dämpfung nicht verändert werden. Als Profil dachte ich an ein doppel-T. So werden auch Schwingungen hinaus und hinein unterdrückt.
Eine lange Nylonschnur reagiert empfindlich auf Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsunterschiede. Schon beim Ausatmen von warm feuchter Luft, fängt der Nylonfaden an sich zu verdrehen. Ein kurzer Bronzedraht (30 bis 50cm Länge) ist an dieser Stelle unempfindlicher gegen Störgrößen: Michael M. schrieb: > In unserem damaligen Unterrichtsraum haben wir für den Versuch einen > reinen Bronzedraht verwendet, weil er bei einer Verdrehung mit dem > geringsten Widerstand entgegenwirkt.
Ich glaube das Problem liegt in der sehr sehr tiefen Eigenfrequenz des Gesamtsystems. Störungen über Bodenschwingungen sind tieffrequent und regen das System immer wieder an. Günstiger ist ein Kompromiss aus einer höheren Eigenfrequenz einem leider geringeren Ausschlag.
Danke für eure Bemerkungen... Bei diesem Experiment beißt sich die Schlange wirklich selbst in den Schwanz. Einerseits benötigt man ein dermaßen niedriges Richtmoment, damit man überhaupt die Chance hat die dann größeren aber immer noch winzigen Drehwinkel zu messen. Andererseits macht das geringe Richtmoment und damit einhergehend die große Periodendauer das ganze extrem störanfällig. Auf Youtube sieht man sowieso viel zu große Ablenkungen, wenn dann die schweren Massen hinzugefügt werden. Wie schon gesagt, der Effekt ist selbst bei kleinem R extrem gering. Da dreht sich deren Pendel ja um mehrere Grad gleich... Ich frage mich aber auch, wie es kommerzielle Geräte hinbekommen, dass sie scheinbar nicht zu sehr schwingen. Die Kammer lässt ja gar keine starken Schwingungen zu. Normalerweise müssten die Massen der Hantelstange ja andauernd gegen das Gehäuse krachen. Andererseits steht bei dem einen Modell, dass es eine Winkelauflösung von nur 25 µrad (= 0.0014°) besitzt. Mit einer solchen Auflösung kann das Richtmoment natürlich wieder um einiges größer sein und damit die Störungen geringer. Ich habe jetzt die Finne an die Hantelstange gelötet und das Ganze dann in Rapsöl getaucht. Die Schwingungen sind jetzt zwar um einiges gedämpfter (langsamer und mit geringerer Amplitude), aber von einem annähernd ruhenden Laserpunkt bin ich dennoch weit entfernt. Ich werde es daher noch mit Honig probieren, danach gebe ich wohl auf ;-)
Christoph E. schrieb: > Ich habe jetzt einmal die beiden Wolframdrähte mit 80 µm und 65 µm > Durchmesser aus der Ukraine bestellt. Falls das nicht klappt, kannst du auch einen alten Halogenstab(500W 230V) sezieren. Ich habe mal einen der Wissenschaft geopfert. Ungefähr 50um. Praktischerweise sogar schon als Torsionsfeder gewickelt. Wolfram ist eine gute Idee. E-Modul ca. 400.
Gestern am Abend konnte ich eine Messreihe ohne und mit Massen aufnehmen. Die Beobachtungszeiten betrugen zwischen 30 min und 90 min. Resultat: Das Torsionspendel folgt sehr schön den hinzugefügten Massen in beide Richtungen. Problem: Der Effekt ist viel, viel zu stark.... Ich konnte eine Winkeländerung von ganzen 6° ermitteln bei einem Abstand der Massen von 5 cm. Damit komme ich auf eine Gravitationskonstante G = 8.7 * 10^-9 m³/kg*s². Der Sollwert ist rund 100mal kleiner und beträgt 6.67 * 10^-11 m³/kg*s². Warum die Anziehung dermaßen stark erfolgt ist mir nicht ganz klar. Eventuell spielen elektrische Aufladungen eine Rolle. In vielen Youtube-Videos zur Cavendish Drehwaage erkennt man aber auch eine viel zu große Gravitationswirkung. Dies ist natürlich ein Wermutstropfen bei der ganzen Geschichte aber immerhin konnte ich die Massenanziehung nachweisen und keine Massenabstoßung ;-) Wenn der Wolframdraht aus der Ukraine angekommen ist, werde ich noch eine Messung starten... Hier gibt es mehr Informationen zum Versuch: https://stoppi-homemade-physics.de/gravitationskonstante-cavendish/
:
Bearbeitet durch User
Zwei Projekte hätte ich da noch und zwar zum Thema Charles Augustin de Coulomb. Einmal das Coulombsche Gesetz und zweitens ein einfaches Coulombmeter. Beides gibt es wie fast immer im Schulmittelhandel aber selber basteln ist einfach viel spannender. Für das Coulombgesetz habe ich mir aus China zwei Konduktorenkugeln auf Stiel für kleines Geld gekauft. Die kommen aber erst in ein paar Wochen an. Bei Conatex wird die Coulombkraft mit einem Torsionspendel bestimmt. Von Torsionspendel habe ich aber nach dem Cavendish-Experiment einmal die Nase voll und so wird es ein Kraftsensor auf Basis einer 100g Wägezelle in Kombination mit dem Arduino. Damit kann ich 1/10 Millinewton auflösen. Dies müsste eigentlich reichen, denn laut Conatex (https://www.conatex.com/catalog/physik_lehrmittel/fundamentale_konstanten/gravitation_coulomb_sches_gesetz_lichtgeschwindigkeit/product-torsionsdrehwaage_zum_nachweis_des_coulomb_schen_gesetzes/sku-1041409#.Y_EI6R-ZOM8) besitzt ihr Torsionspendel eine Sensibilität von 10 µN/Winkelgrad und die erzielten Ablenkungen belaufen sich teilweise auf mehr als 200° (https://www.pasco.com/products/lab-apparatus/fundamental-constants/es-9070). Geladen werden die beiden Konduktorenkugeln mit einem meiner Hochspannungsnetzgeräte. Ich werde wohl jenes mit CCFL-Inverter + nachgeschalteter Kaskade verwenden. Damit kann ich Gleichspannungen bis rund 15 kV erzeugen. Für das Coulombmeter gibt es hier eine tolle Anleitung: http://www.dicks-website.eu/coulombmeter/enindex.htm Den OPV dafür (CA3140) musste ich auch erst bestellen, wie auch den Überspannungsableiter zum Schutz des OPV-Eingangs. Und für meine Tochter bastel ich zu ihrem Geburtstag noch eine Nixieuhr auf Basis der IN-9 Nixieröhren. Anzeigen lasse ich mir nur die Stunden und Minuten. Bestellt habe ich die Röhren über ebay wieder aus der Ukraine. Mal schauen, ob sie ankommen...
:
Bearbeitet durch User
Wenn ich mir den Mittelwert aus jeweils 40 Messungen anzeigen lasse, dann komme ich sogar auf eine recht stabile 10 µN Anzeige für mein Newtonmeter. Dies entspricht dann ja dem Gewicht von 1 mg. Auf Amazon (https://www.amazon.de/gp/product/B082VX5TTY) bin ich bzgl. Konduktorkugeln auch noch fündig geworden, denn jene aus China treffen wohl erst in einem Monat bei mir ein und so lange will ich nicht warten... Die Elektronik für die Nixieuhr mit den beiden IN-9 Röhren ist eigentlich auch schon fertig. Es fehlen nur noch die MJE340 Transistoren. Die Schaltung für das Coulombmeter wartet ebenfalls nur noch auf den CA3140 und den Überspannungsableiter. Haben eigentlich Überspannungsableiter eine zu beachtende Polung? Mit dem Aufbau zum Coulombgesetz werde ich nicht nur die 1/r² Abhängigkeit überprüfen sondern auch die Q1*Q2-Abhängigkeit. Dafür werde ich die Kugeln mit verschiedenen Hochspannungen "laden" und dann jeweils die Kraft messen. Die aufgebrachte Ladung sollte dann proportional zur Spannung sein.
:
Bearbeitet durch User
Die Messungen zum Coulombgesetz sind gemacht. Es gab aber folgendes Problem: Die Kugeln verlieren sehr schnell innerhalb von wenigen Sekunden stark an Ladung. Das Newtonmeter zeigt dann zu Beginn deutlich höhere Werte an, die dann aber schnell sinken. Ich musste nach der Berührung der Kugeln mit dem HV-Kabel aber immer erst eine Zeit lang warten, bis sich keine Störungen mehr bemerkbar machen. Die Messzeiten durch die Mittelwertbildung lagen zudem auch noch im Sekundenbereich. Ich musste also eine zeitlang mit der Messung warten aber sollte so kurz wie möglich warten... Die beiden Messreihen bestanden einerseits in der Messung der Kraft in Abhängigkeit von der Distanz d bei konstanter "Ladespannung" U und andererseits in der Messung der Kraft bei konstantem Abstand in Abhängigkeit von der "Ladespannung". Im ersten Fall sollte ich eine 1/d² Abhängigkeit erzielen, im zweiten Fall eine U²-Abhängigkeit. Dies war auch annähernd der Fall (siehe beide Diagramme). Mit der bekannten Kapazität C der Kugeln konnte ich auch die wirkende Kraft theoretisch berechnen. Bei U = 14600 V, Kugelradius r = 9.25 mm und Abstand d = 40 mm sollte die Kraft zwischen den Kugeln 1.26 mN betragen. Ich habe 0.66 mN gemessen. Dies aber eben dadurch, dass ich zu lange mit der Messung warten musste und die Kugeln dann schon einiges an Ladung verloren haben. Das Newtonmeter zeigte unmittelbar vor meinen Messungen auch immer um einiges höhere Werte an. Warum die Kugeln so schnell Ladung verlieren, konnte ich nicht verifizieren. Geht vermutlich über Entladungen in der Luft... Wenn die Kugelelektroden aus China eingetroffen sind, werde ich den Versuch nochmals wiederholen. Vielleicht verlieren diese dann langsamer ihre Ladung als die selbst gebastelten.
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Warum die Kugeln so > schnell Ladung verlieren, konnte ich nicht verifizieren. Geht vermutlich > über Entladungen in der Luft... Feuchtigkeit, Staub und Verunreinigungen (sauer, alkalisch) verursachen höhere Entladungsgeschwindigkeiten.
Christoph E. schrieb: > Zwei Projekte hätte ich da noch... Bist du dir sicher, das du weißt was du da tust? Werde doch erstmal mit einem Projekt widerspruchfrei fertig. Hast du das mit dem Torsionspendel denn verstanden? Mit Dämpfungsfaktor usw...? Also das man sehr kleine Messwerte erst "aufschaukeln" muss um sie zu vermessen.
> Bist du dir sicher, das du weißt was du da tust? Wie meinst du das genau, Peter? Beziehst du dich dabei auf mein Coulombgesetz-Experiment und das Coulombmeter? Das Coulombgesetz konnte ich eigentlich recht brauchbar nachvollziehen bis auf die schnelle Selbstentladung der Kugelelektroden. Da kommt aber noch ein Paar aus China erst an, welches ich dann testen kann... > Hast du das mit dem Torsionspendel denn verstanden? Mit Dämpfungsfaktor > usw...? Also das man sehr kleine Messwerte erst "aufschaukeln" muss um > sie zu vermessen. Beziehst du dich mit dem "aufschaukeln" auf das Cavendish-Experiment zur Bestimmung der Gravitationskonstante? Da hatte ich leider eben mit viel zu starken Schwingungen zu kämpfen. Gedämpfte Schwingungen sind mit eigentlich theoretisch wie praktisch recht gut bekannt. Bin aber für alle Verbesserungsvorschläge offen und dankbar... Die experimentelle Überprüfung der Fresnel-Gleichungen habe ich hier noch nicht vorgestellt. Dabei wird linear polarisiertes Laserlicht auf eine Glasfläche gestrahlt und dann der Reflexionsgrad in Abhängigkeit vom Einfallswinkel ermittelt. Beim senkrecht zur Einfallsebene polarisierten Licht nimmt der Reflexionsgrad beginnend mit ca. 4% bei senkrechten Einfall kontinuierlich zu, bis er bei 90° Einfallswinkel (streifender Einfall) 100% betragen soll. Bei parallel zur Einfallsebene polarisierten Licht fängt der Reflexionsgrad bei senkrechtem Einfall auch bei ca. 4% an, nimmt dann aber ab und beträgt im Brewsterwinkel (ca. 55°) 0%. Danach nimmt er wieder bis auf 100% bei 90° Einfallswinkel zu. Die Abnahme bis zum Brewsterwinkel konnte ich sehr gut experimentell nachweisen. Nur ist die Sensorfläche des Lichtsensors TSL252R relativ klein und der reflektierte Laserstrahl traf den Sensor bei Veränderung des Einfallwinkels nicht immer gleich. Von daher musste die Sensorhöhe teilweise während der Drehung geringfügig angepasst werden.
Heute gibt es leider keine guten Nachrichten zu verkünden. Zwar sind die Wolframdrähte ohne Probleme aus der Ukraine angekommen, aber das Cavendish-Experiment funktionierte mit ihnen schlechter als mit dem 0.1 mm Kupferlackdraht. Der 65 µm Wolframdraht riss mir jedesmal schon beim Aufhängen des Pendels. Mir dem 80 µm Wolframdraht klappte dies zwar, aber die Schwingungen waren um einiges stärker als mit dem dünnen Kupferdraht. Selbst nach einer Stunde fand das Torsionspendel nicht wirklich zur Ruhe und nachdem ich die beiden Massen hinzufügte, stieß das Pendel mit diesen immer zusammen bzw. folgte ihnen. Also alles viel instabiler als bei den Versuchen zuvor. Damit muss ich wohl das Cavendish-Experiment so abhaken... Das Coulombmeter nach diesem Schaltplan (http://www.dicks-website.eu/coulombmeter/enindex.htm) funktioniert leider auch nicht wirklich. Der Ausgang folgt zwar wie erwartet der Eingangsspannung (Verstärkung ist ja 1), aber die Ausgangsspannung driftet sehr schnell gegen -2V, nachdem ich etwa einen geladenen Kondensator mit der Eingangselektrode/platte verbunden habe. Das 4k7-Potentiometer für den Nullabgleich liefert auch nur eine minimale Veränderung des offsets von 1-2 mV. Dick Kleijer schreibt auf seiner Homepage, dass bei ihm das Potentiometer einen Verstellbereich von -13 mV bis +7mV hat. Ich habe schon eine höhere Versorgungsspannung ausprobiert und die Kupferlötaugen der Platine um den Eingangspfad herum entfernt in der Hoffnung, eine bessere Isolation/Konstanz der Spannung zu erzielen. Dem war aber leider nicht so. Jetzt werde ich nur noch probieren, den IC kopfüber auf einer Platine zu postieren (dead bug) und die Verbindungen fliegend zu verlöten. Mal schauen, ob dann die Spannung besser gehalten werden kann. Oder hat jemand von euch noch einen Tipp? Auf der österreichischen Verkaufsplattform "Willhaben" bin ich zufällig auf ein Hologramm-Set gestoßen. Dieses habe ich natürlich gleich um nur 23 Euro inkl. Versand gekauft. Dabei sind 10 Filme, welche zur Entwicklung keinerlei Chemikalien benötigen. Der Film sättigt nach rund 5 min Belichtungszeit von selbst und entwickelt sich dabei. Enthalten ist neben den Filmen noch der Diodenlaser, Batteriebox, Plastikhalterungen, blaue LED für die "Dunkelkammer" und selbst ein Testobjekt (Metallauto) war dabei. Firmenlink: https://www.litiholo.com/hologram-kits.html Für einen stabileren Aufbau habe ich noch eine passende Granitplatte gekauft und einen Luftschlauch. Dieser kommt dann halb voll zwischen Granitplatte und Untergrund, um störende Schwingungen zu unterbinden. Mit Holografie wollte ich mich immer schon beschäftigen. Habe mir vor 15 Jahren extra einen HeNe-Laser dafür besorgt und einen einstellbaren Shutter gelötet. Für die Schule eignen sich auch die sog. Scratch-Hologramme (https://stoppi-homemade-physics.de/scratch-hologramm/).
Kurzer Zwischenbericht: Holografie-Aufbau ist dank der eingetroffenen Granitplatte und dem besorgten Luftschlauch eigentlich fertig. In den nächsten Tagen werde ich mich dann am ersten Hologramm versuchen und hier dann berichten. Ich hoffe, die Filme sind noch brauchbar. Produktion ist nämlich von 2015... Die Bilder von der Spannungsdoppelbrechung kann ich auch noch gleich zeigen. Ist finde ich ein toller Versuch für das Physik-/naturwissenschaftliche Labor und macht den Schülern Spaß. Finde es sowieso sehr wichtig, dass Schüler auch handwerklich tätig werden und dies nicht nur in Fächern wie Kunst oder Werken.
Gestern konnte ich einen ersten Hologramm-Versuch starten und er war zum Glück erfolgreich. Auf den Bildern sieht das Hologramm aber nicht so gut aus wie in natura. Die insgesamt 50 Euro für Hologramm-Set, Luftschlauch und Granitplatte haben sich ausgezahlt. Jetzt muss ich mich nach neuen Motiven umschauen...
Christoph, du hast immer so fantastische Projekte am Laufen, ich bin echt extremst beeindruckt. Deine Schüler sind möglicherweise nicht immer genau so gebührend glücklich, so einen tollen Lehrer zu haben. Beim Lesen eines Berichts musste ich unwillkürlich an dich denken "das wär doch mal was für Stoppi, so McGyver mäßig die Pyramiden zu untersuchen" ;-) na, bei den etwas kleineren Dimensionen, in denen du üblicherweise experimentierst, wirds wohl der Inhalt deines Kühlschranks sein, der mit Myonen gescannt wird ;-) https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/zahi-hawass-vermutet-cheops-grab-unterhalb-der-neuentdeckten-kammer20230309/ http://www.scanpyramids.org/
:
Bearbeitet durch User
@wegstabenverbuchsler: Danke für die netten Worte und den Tipp mit den Myonen ;-) Den Artikel mit den Pyramiden kannte ich schon. Zum Thema Myonen habe ich zwei Experimente durchgeführt. Einmal einen Aufbau mit Blechdose und Photomultiplier, der die Cherenkovstrahlung der Myonen bei ihrer Passage durch das Wasser in der Dose erfasst und einen Aufbau mit mehreren Geigerzählern in einer Koinzidenzschaltung. Damit kann ich schön die Zählrate in Abhängigkeit vom Einfallswinkel erfassen und zeigen, dass die allermeisten Myonen von senkrecht oben kommen...
Bisschen Werbung für mein neues Youtube-Video zum Thema "Piezokristalle züchten"... Funktioniert eigentlich recht gut. Benötigt werden nur folgende Dinge: 250 ml destilliertes Wasser 200 g Weinstein (Cream of Tartar) ca. 200 g Natriumcarbonat Na2CO3 (Soda) einen Ofen bzw. Herd Kaffeefilter hitzebeständiges Glasgefäß Genaue Anleitung: https://stoppi-homemade-physics.de/piezokristalle/ Hier geht's zum Video: https://www.youtube.com/watch?v=AORxKzk0eXQ Würde mich über einen Daumen nach oben sehr freuen... Und wer einen einfachen Blitzdetektor basteln möchte, dem kann ich diese Schaltung empfehlen: http://techlib.com/electronics/lightning.html Getestet habe ich sie mit meinem spark gap switch.
:
Bearbeitet durch User
Ich habe ja einen physikalischen Themenkatalog für vorwissenschaftliche Arbeiten. Dies ist in Österreich eine verpflichtende schriftliche Arbeit in der letzten Schulstufe vor der Matura/Abitur in einem der Gegenstände. Das Thema ist frei wählbar. Beim Durchstöbern des Katalogs ist mir aufgefallen, dass ich das eine oder andere Projekt experimentell noch nicht umgesetzt habe. Eines davon war der Bau einer Vakuumkanone. Dies möchte ich jetzt noch nachholen. Der Aufbau ist eigentlich sehr simpel. Ein Rohr wird an beiden Enden mittels einer dünnen Folie (in meinem Fall Rettungsfolie) luftdicht verschlossen. Im Rohr befindet sich ein Tischtennisball. Nun exakuiert man das Rohr mit einer Vakuumpumpe. Beträgt der Innendruck nahezu 0 bar wird die Folie beim Tischtennisball durchstochen. Durch den einseitigen Lufteintritt beschleunigt dieser und durchstößt mit hoher Geschwindigkeit die zweite Folie. Als Rohr kommt bei mir ein 50/40 mm Plexiglasrohr zum Einsatz mit einer Länge von 1 m. Dieses gibt es günstig auf Amazon: https://www.amazon.de/dp/B0089ALPDO Für die Folien verwende ich wie schon gesagt gewöhnliche Rettungsfolie. Tischtennisbälle mit einem Durchmesser von 40 mm bzw. knapp darunter habe ich auch schon besorgt. Eine Vakuumpumpe besitze ich zum Glück auch schon. Zum Abdichten der beiden Folien habe ich zwei 73/50 mm Gummiadapter (https://haustechnik-binder.de/de/installation/crassus-verbindungen/innenliegende-adapter/gummiadapter/crassus-gummiadapter-cga-73-50-cra10005?gclid=Cj0KCQjwtsCgBhDEARIsAE7RYh1elAyiqkCPklUoIhs9TNiF4qUCqiNLyI2YJN6re848tkKI6y07niQaAjdXEALw_wcB) bestellt. Ich hoffe, diese passen gut über das Plexiglasrohr und die Folie. Eine erste Überschlagsrechnung liefert eine Endgeschwindigkeit von über 1000 km/h. Ich wäre natürlich schon mit deutlich weniger zufrieden. Den Schuss werde ich dann mit meiner Casio-High-Speed-Kamera aufnehmen. Die schafft bis zu 1000 fps, aber dann mit sehr bescheidener Auflösung. Die Kamera bekommt man gebraucht oft für sehr wenig Geld. Meine hat inkl. Versand nur um die 20 Euro gekostet. Wenn die Teile eingetroffen sind, geht es hier weiter... Ich hänge noch die Bilder meiner simplen Überdruckkanone und meiner Bazooka an. Beide funktionieren auch sehr gut.
:
Bearbeitet durch User
Für die Vakuumkanone habe ich eine Rettungsfolie und noch weitere Tischtennisbälle besorgt mit einem Durchmesser von exakt 40 mm. Mal schauen, ob sie im Rohr nicht stecken bleiben. Jene Bälle vom TEDI haben einen Durchmesser von 39.5 mm,was mir im Moment als ideal erscheint. Auf Amazon gibt es noch welche mit 38 mm Durchmesser. Aber diesbezüglich werde ich nur durch den Versuch klug... Die beiden Gummiadapter für die luftdichte Fixierung der Rettungsfolie sind auch schon eingetroffen. Haben 24 Euro inkl. Versand aus Deutschland gekostet. Auf der österreichischen Verkaufsplattform WILLHABEN bin ich heute zufällig über einige von einer Schule ausrangierte Physikmaterialien gestoßen, u.a. ein Funkeninduktor und ein großer Transformator mit wohl 30x30mm Kern und aufschiebbaren Spulen. Den Trafo werde ich für den Zeeman-Effekt verwenden. Hoffentlich erziele ich mit diesem ein stärkeres Magnetfeld als mit dem deutlich kleineren Ferritring... Der Funkeninduktor funktioniert hoffentlich noch. Alles zusammen war aber spottbillig, da konnte ich einfach nicht widerstehen... Vor einiger Zeit habe ich mir meine eigene Radionuklidbatterie gebastelt. Benötigt werden nur zwei kleine Solarzellen (aus einem Taschenrechner) und mehrere Tritium-Lichter. Diese liefern umschlossen von den beiden Solarzellen eine beachtliche Leistung von 70 nW. Ich wollte damit eigentlich irgendein elektronisches Teil mit LCD antreiben. Leider brauchen aber selbst die sparsamsten Geräte deutlich mehr Strom im Bereich von µA. Aber es ging mir eigentlich wieder einmal nur um die prinzipielle Umsetzung. Autark bin ich dank der Radionuklidbatterie nicht wirklich ;-)
Christoph E. schrieb: > Vor einiger Zeit habe ich mir meine eigene Radionuklidbatterie > gebastelt. Für die Energiewende? ;-) > Benötigt werden nur zwei kleine Solarzellen (aus einem > Taschenrechner) und mehrere Tritium-Lichter. Diese liefern umschlossen > von den beiden Solarzellen eine beachtliche Leistung von 70 nW. OMG! Selbst Husten erzeugt mehr Leistung! Fehlt da ein Smiley? > Ich > wollte damit eigentlich irgendein elektronisches Teil mit LCD antreiben. > Leider brauchen aber selbst die sparsamsten Geräte deutlich mehr Strom > im Bereich von µA. AHA! Und was lernen wir daraus? Nicht jedes Prinzip läßt sich auch praktisch sinnvoll umsetzen.
Christoph E. schrieb: > Diese liefern umschlossen > von den beiden Solarzellen eine beachtliche Leistung von 70 nW. > ... > Aber es ging mir eigentlich wieder einmal nur um die prinzipielle > Umsetzung. Autark bin ich dank der Radionuklidbatterie nicht wirklich > ;-) immerhin beträgt die Halbwertzeit von Tritium 12 Jahre. Wenn du jetzt etwas findest, was nur 20 nW benötigt, dann kannst du das ca. 1/2 Jahrhundert ohne Batteriewechsel betreiben! ;-) Ansonsten: Wie immer "großes Lob" für deine interessanten Beiträge
:
Bearbeitet durch User
So, die Nixieuhr für meine Tochter zum Geburtstag ist auch fertig. In Summe mit insgesamt 6 Stück IN-9 Nixieröhren, von denen aber zwei nicht wie gewünscht funktionieren und mir eine bei der Montage leider kaputt wurde, hat mich der Spaß rund 115 Euro inkl. Gehäuse und Netzteil gekostet. Ich hoffe, sie freut sich darüber...
Christoph E. schrieb: > So, die Nixieuhr für meine Tochter zum Geburtstag ist auch fertig. In > Summe mit insgesamt 6 Stück IN-9 Nixieröhren, Häää?? Wo ist dann das eine UHR? Wie kann man denn da die Zeit ablesen? Fehlt da nicht mindestens noch ein Skala? > Ich hoffe, sie freut sich darüber... Naja, sie weiß ja, daß ihr Papa ein Nerd ist. Sprüh wenigstens das Gehäuse Pink an, dann ist es mädchentauglicher. ;-)
Falk B. schrieb: > Häää?? Wo ist dann das eine UHR? Wie kann man denn da die Zeit ablesen? du musst nur die Pünktchen abzählen. Eine Stange ist für den Tag seit 2000, und eine für die Minuten des Tages. Der Rest ist Kopfrechnen ;-)
:
Bearbeitet durch User
Kurzer Zwischenbericht zur Vakuumkanone: Das Plexiglasrohr ist eingetroffen. Die bereits besorgten Tischtennisbälle mit d = 39.5 mm bzw. 40 mm passten leider nicht ins Rohr. Habe deshalb auf Amazon Bälle mit d = 38 mm bestellt. Diese sind auch bereits angekommen und passen sehr gut ins Rohr. Die beiden Gummiadapter fixieren wie erhofft die Rettungsfolie und der ganze Aufbau ist soweit auch dicht. Damit die Adapter aber nicht zu verrutschen beginnen, habe ich an den Rohrenden mehrere Lagen dünnes Isolierband aufbringen müssen. Jetzt steht einem ersten Schuss eigentlich nichts mehr im Weg. Ich werde hier berichten... Zur Nixie-Uhr: Das soll eine "Designer-Uhr" sein, also gibt es bei der Anzeige und beim Ablesen künstlerische Freiheiten ;-) Ich zeige rechts die Minuten an und links die Stunden von 0-11 Uhr bzw. 12-23 Uhr. Mit ein wenig Übung dürfte das einigermaßen korrekte Ablesen gelingen. Wie gesagt, es soll mehr Design als exakte Uhr sein...
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Zur Nixie-Uhr: Das soll eine "Designer-Uhr" sein, also gibt es bei der > Anzeige und beim Ablesen künstlerische Freiheiten ;-) OHje. Jede Sonnenuhr ist genauer und einfacher ablesbar ;-) > gesagt, es soll mehr Design als exakte Uhr sein... Ziel erreicht!
Das Physik-Konvolut ist diese Woche bei mir angekommen. Bezahlt habe ich dafür sehr wenig. Dabei war ein Funkeninduktor, ein großer Trafo, ein Federpendel mit Spule für erzwungene Schwingungen und noch andere Dinge. Den Funkeninduktor musste ich natürlich gleich testen. Er funktioniert, aber die Funkenlänge ist eher bescheiden. Bei rund 6W Eingangsleistung auch nicht verwunderlich... Den großen Trafo möchte ich für meinen Zeeman-Effekt-Versuch verwenden. Da erlitt ich ja bereits Schiffbruch mit meinem Fabry-Perot-Interferometer bzw. der Natriumflamme und einem schwächeren Elektromagneten bzw. mit Permanentmagneten (siehe weiter oben). Mit dem großen Ferritring erzielte ich nämlich nur Flussdichten im Bereich um die 0.12 T bei immerhin 20 A Stromstärke. Deutlich zu wenig für den Nachweis des Zeemaneffekts mit der Natriumflamme im Licht der Natriumdampflampe. Das Joch werde ich bei einer Schlosserei absägen lassen um zulaufende Polschuhe zu erhalten. Einen Schnitt mit der Säge habe ich bereits selbst getätigt, das ist mir aber deutlich zu anstrengend. Zur Fixierung der Polschuhe habe ich auf Amazon günstige Miniklemmen gekauft. Diese habe ich dann für meine Zwecke umgebaut.
Das Trafojoch habe ich bei einer Spenglerei abgegeben, um mir daraus Polschuhe machen zu lassen. Mal schauen, wie das wird... Zum Thema Mikroskope habe ich auch noch etwas. Zuerst ein einfaches Lasermikroskop. Man benötigt lediglich einen Laser und eine Pipette bzw. Spritze. Der Laserstrahl wird durch den Wassertropfen stark aufgeweitet. Dadurch kann man die im Wassertropfen befindlichen Kleinstlebewesen stark vergrößert beobachten. Mit dem Smartphone und einer Linse für Laserdioden lässt sich ebenfalls ein Mikroskop basteln. Die Linse wird einfach auf das Objektiv der Kamera montiert. Ein erster Test mit einem Maßstab mit 0.1 mm Skalierung ergab eine Auflösung von immerhin 2.44 µm/Pixel. Für DSLR-Kameras gibt es auch Mikroskopaufsätze. Einen solchen habe ich mir auf ebay bestellt. Wenn er aus China eingetroffen ist, kann ich ihn testen...
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Der Laserstrahl wird durch den Wassertropfen stark aufgeweitet. > Dadurch kann man die im Wassertropfen befindlichen Kleinstlebewesen > stark vergrößert beobachten. Interessante Experimente! Sind diese Wellen um die Partikel herum Interferenzmuster?
@Jonny: Ja, sind die Beugungsringe... Ersten Test meiner Vakuumkanone absolviert. Hat ordentlich Wumms. Für die Bestimmung der Geschwindigkeit lade ich gerade den Akku meiner Casio-High-Speed-Kamera auf. Hier einmal das Video mit der normalen Kamera (50 fps).
:
Bearbeitet durch User
Die Geschwindigkeit des Tischtennisballs habe ich mit meinem Arduino-Geschwindigkeitsmesser ermittelt. Damit komme ich auf 92 m/s. Um das Ganze noch zu optimieren habe ich die Vakuumkanone umgedreht, sodass sich der Ansaugstutzen bei der Austrittsöffnung befindet und nicht am Start. Mit der Software TRACKER konnte ich die mit 1000 fps aufgenommene Bewegung analysieren. Die Maximalgeschwindigkeit innerhalb des Rohrs beträgt ganze 175 m/s = 630 km/h. Ausserhalb des Rohrs nach Durchstoßen der Rettungsfolie sinkt die Geschwindigkeit auf 110.7 m/s = 400 km/h. Damit bin ich vorerst zufrieden ;-) Link zum Artikel auf meiner Homepage: https://stoppi-homemade-physics.de/vakuumkanone/
Christoph E. schrieb: > Die Maximalgeschwindigkeit innerhalb des Rohrs beträgt ganze 175 m/s = > 630 km/h. Außerhalb des Rohres kannst du statt der Rettungsfolie auch einen Tischtennisschläger montieren und deinen Schülern demonstrieren wie dieser vom Tischtennisball zerfetzt wird. So ist es in der Sendung "Wer weiß denn sowas" mit Elton und Bernhard Hoëcker passiert.
Für die experimentelle Überprüfung des Seebeck-Effekts habe ich mir einige Metalldrähte (Kupfer, Eisen, Konstantan und Nickelchrom) bestellt. Heute konnte ich die Messungen durchführen. Eine der beiden Kontaktstellen lag in der Luft, während die andere mit meinem Wasserkocher erhitzt wurde. Die Thermospannung wurde mit meinem µV-Meter gemessen. Für die Kombinationen Kupfer-Nickelchrom und Kupfer-Eisen erhielt ich nach Recherche im Internet brauchbare Ergebnisse. Jener Wert für Kupfer-Nickelchrom lag zwar deutlich unter dem Tabellenwert, jedoch fand ich im Internet einen Artikel (https://ap.physik.uni-konstanz.de/projektpraktikum/PP2012/Bericht-SeebeckEffekt.pdf), welcher einen ähnlichen Wert wie meinen veröffentlicht hat. Bei der Kombination Kupfer-Konstantan erhielt ich aber einen komplett anderen Wert als in der Tabelle für die Seebeck-Koeffizienten angegeben. Ich habe für S_Kupfer - S_Konstantan = 3.2 µV/K erhalten während laut Tabelle der Wert bei 41.5 µV/K liegen sollte. Warum dies so ist, ist mir völlig schleierhaft. Ich habe die Messungen mit einem anderen Kupferdraht wiederholt und ein vergleichbares Ergebnis erhalten. Vielleicht besitzt ja jemand von euch einen Konstantan- und Kupferdraht und kann die Messungen mit einem Multimeter durchführen. Bei einer Temperaturdifferenz von 80°C müsste laut Tabelle die Thermospannung bei 3.32 mV liegen und somit mit einem gewöhnlichen Multimeter erfasst werden können. Würde mich wirklich interessieren, ob jemand meine Messwerte bestätigen kann...
Um der Sache mit dem Seebeck-Effekt und der Metallpaarung Konstantan-Kupfer nachzugehen, habe ich nochmals Konstantandraht über ebay aus Bulgarien bestellt. Bin schon gespannt, ob ich meine Messergebnisse bestätigen kann oder ich ein Ergebnis erhalte, welches deutlich besser zu den Tabellenwerten passt. Diese Woche ist auch der Mikroskopadapter für meine Canon-DSLR angekommen. Ich bin aber vom Ergebnis ziemlich enttäuscht. Die Auflösung liegt nur bei 8.62 µm/Pixel. Mit dem deutlich simpleren Smartphone-Mikroskop mit Laserdiodenlinse erziele ich immerhin 2.44 µm/Pixel, also mehr als die 3-fache Auflösung. Naja, jetzt bin ich wenigstens um eine Erfahrung reicher. Mit dem Smartphone-Mikroskop habe ich dann auch noch das Bein einer Hausfliege und die Zellstruktur von Zwiebel unter die Lupe genommen. Bin mit den Ergebnissen eigentlich sehr zufrieden. Zumal der Aufbau ja nur 2 Euro kostet, wenn man bereits ein Smartphone besitzt.
Christoph E. schrieb: > das Bein einer Hausfliege Jetzt wo du das Bein einer Hausfliege schon hast, kannst du nebenbei sogar noch den Versuch von Luigi Galvani nachstellen. Eine Batterie aus Kupfer und Eisen sind dafür zwar authentisch, aber eine normale 1,5V Zelle tut's auch. 🔋🐜
@ Michael: Haha, gleich die Anregung für den nächsten Versuch... In meinem Optik-Fundus befand sich noch eine Webcam-Linse. Diese habe ich nun mit dem Mikroskop-Aufsatz für meine Canon-DSLR-Kamera kombiniert, indem ich sie vorne in die Öffnung des Mikroskopobjektivs gesteckt habe. Damit hat sich die Auflösung deutlich erhöht und liegt nun bei 468 nm/Pixel. Damit entspricht also ein Pixel der Wellenlänge von blauem Licht, beeindruckend :-)
Christoph E. schrieb: > habe ich nochmals Konstantandraht über > ebay aus Bulgarien bestellt. Koenntest Du mir verraten, wo es den Kd. gibt? Link?
@Joachim: https://www.ebay.com/itm/263244230528 Aber Achtung, der hat eine Lackschicht. Den ohne Lackschicht habe ich bei NTL gekauft. Link: https://www.winlab.de/schule/physik-ntl/ntl-systeme/compact-system/demo-elektrik-elektronik/konstantandraht-d-0-2-mm-rolle-blau
:
Bearbeitet durch User
Auf ebay bin ich über Laserdioden mit 488 nm Wellenlänge (Cyan) gestoßen. Eine solche Farbe fehlte mir noch in meiner Lasersammlung. Hat mich rund 24 Euro inkl. Versand gekostet. Die Leistung der Laserdiode ist mit 55 mW angegeben. ebay-Link: https://www.ebay.com/itm/144967674631 Ich betreibe meine Laserdioden eigentlich fast ausschließlich einfach nur mit einem Vorwiderstand an meinen Netzteilen. Bis jetzt habe ich auf diese Weise noch keine der Dioden zerstört. Reize sie aber was den Strom angeht auch nicht aus... Der Konstantandraht aus Bulgarien ist auch schon angekommen. Die Ergebnisse damit zum Seebeck-Effekt reiche ich noch nach. Hier (https://www.youtube.com/watch?v=wXclTi-5z_c) bin ich auf ein schönes Experiment zur Erzeugung eines Plasmatoroids gestoßen. Als Basis dient eine HFSSTC-Schaltung. Das werde ich natürlich auch probieren. Die Teile bei Reichelt sind schon bestellt. Für das Plasma habe ich diese "Glühbirne" gekauft: https://www.ebay.com/itm/325470027345 Und dann werde ich noch einen Versuch zum Biot-Savart-Gesetz machen und zwar das axiale Magnetfeld einer schmalen Spule bzw. in Helmholtz-Anordnung. Für diesen Zweck lasse ich mir 2 Spulenhalterungen per 3D-Druck erstellen...
:
Bearbeitet durch User
Hallo! Ich konnte gestern noch die Messung der Thermospannung für die Kombination Konstantan-Kupfer wiederholen. Laut Tabelle sollte der Seebeck-Koeffizient bei 41.5 µV/K liegen. Bei meiner ersten Messung lag ich ja deutlich daneben mit 3.2 µV/K. Nun mit dem anderen Konstantandraht liege ich zwar noch immer nicht optimal aber schon besser. Der erhaltene Wert beträgt 51.5 µV/K. Man muss aber auch berücksichtigen, dass die Seebeck-Koeffizienten keine Konstanten sind, sondern ebenfalls von der Temperatur abhängen. Sie wachsen auch mit zunehmender Temperatur(differenz). Die angegebenen 41.5 µV/K gelten für 273 K, also 0°C. Meine Temperaturen lagen ja zwischen 20 und 100°C. Die Spulenhalterungen für die Helmholtzspulen sind auch bereits im Entstehen. Laut Simulation darf ich axiale Flussdichten im Bereich von 10 mT erwarten. Dafür habe ich sehr geeignete Hallsensoren...
:
Bearbeitet durch User
Die HFSSTC-Schaltung für den Plasmatoroid habe ich heute dank der schnellen Reichelt-Lieferung gelötet und gleich mit einer Neonspektralröhre getestet. Sie funktioniert scheinbar, nur muss man beim Einstellen des Potentiometers aufpassen. Erhöht man nämlich damit die Gatespannung zu sehr, steuert der Mosfet natürlich dauerhaft durch und die Stromstärke steigt sehr stark an. Die Frequenz liegt momentan bei 10.23 MHz. Mal schauen, ob ich diese noch drücken muss. Jetzt warte ich nur noch auf die "Glühbirne" aus China... Anbei auch noch ein Bild meiner Laserdioden, welche eine Wellenlänge von 405 nm, 450 nm, 488 nm, 520 nm, 532 nm und 650 nm besitzen.
In der Zwischenzeit sind die ausgedruckten Spulenhalterungen angekommen. Ich habe pro Spule 250 Windungen bei einem mittleren Radius von 5 cm aufgebracht. Jetzt stehen die Messungen der axialen Flussdichte einer einzelnen Spule bzw. des Spulenpaars (u.a. in Helmholtzanordnung mit d = R) an. Die Ergebnisse liefere ich nach...
So, die Messungen zum Biot-Savart-Gesetz sind auch im Kasten und die Übereinstimmung Theorie-Experiment extrem gut. Dies ist ja nicht bei allen meinen Experimenten so. Als Negativbeispiel kann ich etwas den Lande-Faktor (gyromagnetischer Faktor) nennen. Dieser liegt ja fürs Elektron bei 2. Mit dem Einstein-de Haas-Experiment kam ich mittels dreier unterschliedlicher Arten auf Werte zwischen 0.019 und 0.05 ;-) Aber auch das ist Physik, vor allem dann, wenn man nicht bloß über physikalische Dinge palavert, sondern auch zur Tat sprich zum Experiment schreitet. Das tun aber die Wenigsten... Viele Experimente stehen jetzt aber wirklich nicht mehr an. Den Plasmatorus möchte ich noch umsetzen, da sind 2 Spezialglühbirnen noch auf dem Weg von China zu mir. Dann habe ich bei einer Metallfirma konische Polschuhe für meinen Elektromagneten in Auftrag gegeben. Die werden gerade gefräst. Viel Hoffnung damit den Zeemaneffekt zu zeigen habe ich allerdings nicht, denn die damit erzielte Flussdichte im Zwischenraum der Polschuhe wird wohl zu gering sein. Womit wir wieder beim Scheitern wären ;-) Die Kondensatorbank möchte ich noch für den "disc-launcher"-Versuch im Hof zum Einsatz bringen. Es wäre alles bereits fertig. Warte aber, bis mein Sohn Zeit hat, denn alleine möchte ich den Versuch auch nicht machen bzw. den Aufbau auch nur für kurze Zeit unbeaufsichtigt im Hof stehen lassen, wenn ich etwas holen müsste. Dazu ist er viel zu gefährlich. Und dann wäre noch der Versuch zur Nuclear Magnetic Resonance, den ich im Wald fernab von elektromagnetischen Störungen und Magnetfeldinhomogenitäten durchführen möchte. Achja, einfache Astrofotografie mit meiner uralten DSLR und dem 90mm-Refraktor habe ich ja auch noch vor. Aber vielleicht hat ja jemand von euch noch einen Vorschlag für ein durchführbares Experiment für Fortgeschrittene parat? Danke im voraus dafür...
Christoph E. schrieb: > Aber vielleicht hat ja jemand von euch noch einen Vorschlag für ein > durchführbares Experiment für Fortgeschrittene parat? Danke im voraus > dafür... Ein total relaxter Urlaub auf Korfu oder Grand Canaria soll auch ganz schön sein, hab ich gehört . . .
Christoph E. schrieb: > In den letzten Jahren haben sich bei mir doch das eine oder andere > Physikprojekt für die Schule (z.B. Abschlussarbeit) angehäuft. Ich biete 50,- für den Flammenwerfer!
Bei meiner Wasserrakete möchte ich einige Daten während des Flugs aufzeichnen, um diese dann später mit Schülern auszuwerten. Konkret wird der Luftdruck und die Zeit auf eine SD-card geschrieben. Dazu wird unmittelbar vor dem Start ein Taster betätigt. Dies startet die Aufzeichnung für eine einstellbare Zeit (z.B. 30 sek), damit die Speicherkarte nicht unnötig beschrieben wird. Es gilt ja für den Luftdruck näherungsweise die barometrische Höhenformel: p = p_0 * exp(-h/8000). Demnach nimmt in einer Seehöhe von 375 m der Luftdruck um 0.1214 mbar pro Meter ab. Auf diese Weise hoffe ich, die momentane Höhe der Wasserrakete bestimmen zu können. Ich habe auch die Datenübertragung per Funk mit den NRF24L01-Modulen umgesetzt. Nur bezweifle ich, dass die Sendeleistung für die Übertragung über gut 25 m ausreicht. Mal schauen... Ich warte jetzt noch auf die ATmega328 Arduino Nanos, die ich bestellt habe. Denn meine Atmega168 hatten zu wenig Speicher für das Arduino-Programm.
Christoph E. schrieb: > Ich habe auch die Datenübertragung per Funk mit den NRF24L01-Modulen > umgesetzt. Nur bezweifle ich, dass die Sendeleistung für die Übertragung > über gut 25 m ausreicht. Mal schauen... Wir machten das auch hier vor rund 20 Jahren. Damals verwendeten wir einen PIC mit einem LINX 433MHz 10mW TX-Modul und zugehörigen RX Modul in ASK. Eine CR2032 war für die Stromversorgung zuständig. SDCards waren damals schwieriger umsetzbar mit PIC als heute mit fertigen FAT Bibliotheken. Wir sendeten nur den Druck und Temperatur als Datenstream um mit Teraterm am Laptop geloggt zu werden. Die Rakete erreichte einige hundert m Höhe bis zum Apogee. Die Radioverbindung klappte aber über die ganze Distanz einwandfrei. Wegen der hohen Geschwindigkeit müssen die Sensoren schnell ausgelesen und gesendet werden. War alles ziemlich primitiv, ein Wochenend-Projekt, aber es funktionierte.
:
Bearbeitet durch User
Vor rund einem Monat habe ich mir auf der österreichischen Verkaufsplattform WILLHABEN ein Physik-Konvolut gekauft. Dabei war unter anderem ein Federpendel mit Elektromagnet zur Untersuchung erzwungener Schwingungen. Den Metallzylinder habe ich gegen Permanentmagnete mit Loch getauscht, damit nicht nur Anziehung, sondern auch Abstoßung erfolgt. Im Zuge dessen musste ich auch den magnetischen Träger für die Feder durch einen aus Aluminium austauschen, da sonst die Magnete vom Stahlträger angezogen worden wären. Angesteuert wird der Elektromagnet mittels Leistungsoperationsverstärker OPA549 + Funktionsgenerator-App. Das funktioniert prima und hat sich schon bei einigen meiner Experimente (Chladni-Figuren, Einstein-de Haas-Versuch) bewährt. Die Periodendauer des Resonators habe ich mittels a.) Videoanalyse bzw. b.) Berechnung über die Federkonstante k und der Masse m zu 4.1 Hz bestimmt. Das Experiment bestand nun darin, die Amplitude des Resonators in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz zu ermitteln. Wie zu erwarten war, besitzt der Graph bei der Eigenfrequenz des Resonators ein spitzes Maximum. Die Dämpfung ist sehr gering, daher auch das ausgeprägte Maximum. Eine Simulations mittels EXCEL habe ich auch noch angehängt. Da kann man alle entscheidenden Parameter einstellen und auch schön die verschiedenen Phasenverschiebungen zwischen Erreger und Resonator untersuchen...
So, die Arduino Nanos mit ATmega328 sind angekommen und das Programm macht, was es soll. Ich kann pro Sekunde 19 Datenpaare (Zeit, Luftdruck) speichern, das müsste eigentlich für die Wasserrakete reichen. Leider gibt es nicht mehr diese stärkeren Mehrweg-PET-Flaschen, welche ich sonst immer für meine Wasserraketen eingesetzt habe. Denen traue ich eher über den Weg als den dünnen, zumal ich ja bei Fernauslösung schon bis ca. 6 bar Innendruck gehe... Ich bin noch über einen weiteren Physikversuch gestolpert und zwar zur Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung. Das gibt es ja auch fix und fertig zu kaufen (z.B. Phywe https://www.phywe.de/versuche-sets/hochschulversuche/maxwellsche-geschwindigkeitsverteilung_10674_11605/). Wie immer nicht gerade günstig. Ich möchte von den Materialien her einen neuen Weg bestreiten und das Ganze mit LEGO + 3D-Druck bauen. Für die Rüttelplatte habe ich deshalb auf ebay LEGO-Motoren gekauft und auf Bricklink meine ersten Bestellungen aufgegeben. Ich schließe den Motor an ein Zahnrad, welches mir einen Kolben nach oben und unten antreibt. Die Grundplatte ist dann mit dem Kolben verbunden. Für den einsichtigen "Gasraum" habe ich transparente LEGO-panels bestellt. Die Kugeln kommen von Amazon. Da habe ich mich einmal für Kugellagerkugeln mit 1 mm Durchmesser entschieden. Diese verlassen den Gasraum über einen seitlichen Schlitz und fallen dann je nach Geschwindigkeit in einen von mehreren Auffangspalten. Diesen Bereich werde ich wohl mit einem 3D-Drucker anfertigen lassen. Mal schauen... Ich werde wenn gewünscht von meinen Fortschritten hier berichten ;-)
:
Bearbeitet durch User
>Vorschlag für ein durchführbares Experiment für Fortgeschrittene
Den Level kann ich nicht beurteilen.
Galtonbrett?
Die Kugeln vom Versuch "Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung"
werden vermutlich zu klein sein.
Danke, Dieter... Einen netten kurzen Versuch hätte ich noch und zwar die Bestimmung des Erdmagnetfelds mittels der sog. Tangentenbussole. Hierzu benötigt man nur eine etwas längere Spule, an deren Ende man einen Kompass postiert. Die Spule richtet man in Ost-West-Richtung aus. Nun dreht man den Strom so weit hoch, bis die Kompassnadel genau nach NW bzw. NO zeigt. Dann besitzt die horizontale Komponente des Erdmagnetfelds die gleiche Größe wie das Spulenmagnetfeld. Für dieses gilt am Ende einer längeren Spule: H = 1/2 n I / L (n...Anzahl der Windungen, I...Stromstärke, L...Länge der Spule). Ich habe es einmal grob für meine Spule überschlagen und komme auf einen notwendigen Strom von 40 mA. Diesen stelle ich mittels LM317-Stromregler zur Verfügung. Die genaue experimentelle Messung liefere ich noch nach...
Es gibt Neuigkeiten: Den Versuch mit der Tangentenbussole habe ich gestern durchführen können. Ich komme auf eine horizontale Komponente des Erdmagnetfelds von 34.5 µT. Das passt recht gut für meinen Standort (Graz)... Und dann sind noch die beiden LEGO-Lieferungen eingetroffen. Habe sie über Bricklink erstmalig bestellt. Funktioniert ohne Probleme und ist preislich auch attraktiv. Habe aber viel mehr bestellt, als ich eigentlich benötigte. Aber die notwendigen Steine rein gedanklich abzuschätzen ist gar nicht so einfach. Der Turm mit der Rüttelplatte ist soweit fertig. Die Auffangkammern lasse ich gerade 3D-drucken. Da habe ich mich für ein Design mit einer Rampe nach außen entschieden. Das war in meinen Augen das naheliegendste. LEGO-Elektromotoren habe ich über ebay in China bestellt. Werde aber auch noch welche gebraucht in Österreich besorgen. Die Neugierde ist einfach zu groß ;-) Werbung in eigener Sache: Hie kommt auf Youtube morgen mein neues Video zur 21cm-Wasserstoffstrahlung unserer Milchstrasse heraus Link: https://www.youtube.com/watch?v=89B_C0x3-xI
Der Versuch zur Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung nimmt schön langsam Form an, nachdem heute die LEGO-Motoren (bzw. deren günstige Nachbauten) und die 2 mm Stahlkugeln angekommen sind. Die Anbindung des Motors an die Kurbel erfolgt nun über eine 1:3 Übersetzung, da sich sonst die Rüttelplatte zu langsam bewegt hätte. Nun springen die Kugeln im Gasraum ausreichend hoch/schnell. Den Motor steuere ich nicht über die LEGO-Batteriebox an, sondern über ein regelbares Netzteil. So kann ich die beste Geschwindigkeit genau einstellen und ich verbrauche nicht Unmengen an Batterien, wenn der Versuch mehrere Minuten läuft. Video gibt es auf meinem Instagram-Account zu sehen: stoppi_homemade_physics
Wer kein Instagram hat bzw. dieses meidet kann sich das Video auch auf meiner Homepage anschauen: https://stoppi-homemade-physics.de/maxwell-boltzmann-verteilung/ Anbei auch noch die beiden Verkaufsanzeigen für LEGO-Motor und Stahlkugeln... https://www.amazon.de/dp/B07MZRX7TT https://www.amazon.de/dp/B099DWSYFD Ich frage mich allerdings wieder einmal, wer sich einen solchen Versuch um stolze 4760 Euro im Schulmittelhandel kauft...
Ein netter kleiner/kurzer Versuch für Zwischendurch zum Thema dünne Schichten. Benötigt werden nur Stahlplättchen mit Zinkbeschichtung, Salzsäure und eine Waage. Das simple Experiment geht wiefolgt vonstatten: Man bestimmt zuerst einmal die Seitenfläche des Plättchens. Bei mir betrug der Radius 1.23 cm und demnach eine Seitenfläche 4.753 cm². Dann wiegt man ein oder mehrere Plättchen ab, in meinem Fall waren es 3 Stück und diese ergaben eine Masse von 2.97 g. Jetzt gibt man diese Plättchen in die Salzsäure und wartet ca. 1/2 Stunde, bis die Säure das Zink mit Sicherheit vollständig aufgelöst hat. Im Anschluss wiegt man die Plättchen noch einmal. Die Messung ergab nun eine Masse von nur noch 2.75 g. Aus der Massenabnahme 0.22 g kann man die Massenabnahme pro Seitenfläche errechnen. Diese beträgt 0.22/6 = 0.0367 g. Kennt man die Dichte von Zink (7.14 g/cm³), so kann man das entfernte Zinkvolumen pro Seite berechnen. Dieses betrug bei mir 0.0367/7.14 = 0.0051 cm³ Man kennt aber auch die Seitenfläche A. Daher ergibt sich schlussendlich für die Dicke der Zinkschicht: d = 0.0051 / 4.753 = 0.00108 cm = 10.8 µm...
Gestern habe ich die gefräßten Polschuhe für meinen Transformator abgeholt. Ist sehr schön geworden, hat allerdings auch 80 Euro gekostet. Damit habe ich dann heute gleich eine Testreihe gestartet. Bei einer Stromstärke von 3,56 A durch die Spule mit 600 Windungen erhalte ich eine Flussdichte im Spalt von 0,24 T. Das ist nicht so schlecht aber wird wohl nicht reichen, um damit den Zeeman-Effekt mit meiner Natriumflamme im Natriumlicht nachzuweisen. Deshalb habe ich gleich noch einen weiteren 3D-Druckauftrag aufgegeben und zwar eine Spulenhalterung für den Elektromagnet. So habe ich dann zwei Spulen auf dem Kern in der Hoffnung, dass ich die Flussdichte steigern/verdoppeln kann. Sättigung scheint bei 0.24 T dem Graph nach noch nicht eingetreten zu sein. Der 3D-Druck meines Kugelauffangmoduls für die Maxwell-Boltzmann-Verteilung wird auch gerade gedruckt. Bin schon auf die ersten Messergebnisse gespannt. Die 2 mm Stahlkugeln scheinen die richtige Größe zu haben. Hätte vermutlich gar nicht jene mit 1/1.5/2.5/3 mm bestellen müssen. Aber das weiß man beim Experimentieren ja meistens nicht im vorhinein.
:
Bearbeitet durch User
Mich zeizt ja auch alles was irgendwie kracht und auf hohe Geschwindigkeit gebracht wird. Daher darf der Thomsonsche Ringversuch natürlich nicht fehlen. Im Physiksaal schließe ich hierfür die Spule einfach ans 230V-Netz und lass den Aluring hochfliegen. Nun möchte ich noch eine mobile Version basteln. Daher kommt anstelle des Netzanschlusses eine kleinere Kondensatorbank zum Einsatz. Hierfür eignen sich die Blitzelkos von pollin (https://www.pollin.de/p/camion-photo-flash-100-f-330-v-10-stueck-210686) bestens. Ich werde jeweils 2 in Serie und dann 20 parallel verschalten. So komme ich auf eine Gesamtkapazität von 1000 µF bei einer Spannungsfestigkeit von 660V. Geladen werden die Kondensatoren über einen CCFL-Inverter + Diode. Die Eingangsspannung stelle ich mittels LM317 so ein, dass die Ladespannung ca. 500V beträgt. Entladen wird die Kondensatorbank über Thyristoren BT145-800R, wobei ich schon 6-7 davon parallel verschalte. So dürften sie dann einen kurzzeitigen Strom von 1800-2100A aushalten. Eine Frage habe ich aber zur Lenz'schen Regel hier: Angenommen der Stromverlauf durch die Spule folgt einem Sinus zwischen 0° und 180°. Dann ist ja das aufbauende Magnetfeld immer gleichgerichtet. Der magnetische Fluss durch den Ring nimmt aber innerhalb 0° und 90° zu und zwischen 90° und 180° ab. Daher wechselt die im Ring induzierte Spannung ja nach 90° ihre Richtung und das Ringmagnetfeld müsste bei 90° auch seine Polung umkehren. Daher, so mein Schluss, müsste der Ring während 0° und 90° abgestoßen und zwischen 90° und 180° angezogen werden. Wenn dies stimmt, muss der Ring für maximale Geschwindigkeit den ferromagnetischen Führungsstab bereits nach spätestens 90° verlassen haben, da er sonst wieder angezogen wird. Warum funktioniert dann aber der Thomson'sche Ringversuch auch mit Wechselspannung, wenn der Ring nach einer Viertelperiode den Führungsstab zum Beispiel noch nicht verlassen hat? Oder ist er so schnell und hat ihn bereits vor der Umkehrung des Ringmagnetfelds verlassen? Danke im voraus für eure Antworten...
Wenn du das Vertikal anordnest, brauchst du eine Steuerung um eine gute Schwingung zu erzeugen, weil sonst immer die Graviationsparabel wirkt. Es ist einfacher, das in der Vertikalen zu probieren.
@Georg: Redest du von meinem Maxwellverteilung-Experiment? Werde nicht genau schlau aus deinem Kommentar... Die einfache Ladeschaltung für den Thomsonring-Versuch bestehend aus einem step-down-converter + CCFL-Inverter ist fertig. Von den pollin-Blitzelkos hatte ich leider nur 10 Stück bereits zuhause, aber da sind ja gerade 100 Stück auf dem Weg zu mir neben den Thyristoren. Gestern habe ich auch noch das 25/22 mm Alurohr für die Projektile und das 20 mm PVC-Rohr für den Kern besorgt. Die Projektile wiegen so zwischen 2 und 3 g. Im Buch von Thomas Rapp wird der Wirkungsgrad für den Thomsonschen Ringversuch leider nur mit weniger als 1 % angegeben. Von daher darf ich mir bei einer Kondensatorenergie von rund 130 J nicht viel erwarten. Dies ergäbe nämlich nur Geschwindigkeiten im Bereich von ca. 30 m/s. Alurrundrohr: https://www.hornbach.at/p/rundrohr-aluminium-o-25x1-5-mm-1-m/8829155/ PVC-Rohr: https://www.hornbach.at/p/installationsrohr-m20-starr-lichtgrau-3m/5715556/?sourceArt=10547867&trackArticleCrossType=vb&url=5715556 Für den Kern habe ich auf ebay isolierte, dünne Steckdrähte aus dem Blumenhandel besorgt. Damit fülle ich das 20 mm PVC-Rohr. Die Isolierung soll verlustreiche Wirbelströme vermeiden... ebay-link Steckdraht: https://www.ebay.de/itm/373542999693 Die 3D-Druckteile für den Maxwell-Boltzmannverteilung-Versuch (Auffangbox) und den Elektromagneten (Spulenhalterung) kommen nächste Woche an.
:
Bearbeitet durch User
Christoph E. schrieb: > Warum funktioniert dann aber der Thomson'sche Ringversuch auch mit > Wechselspannung, wenn der Ring nach einer Viertelperiode den > Führungsstab zum Beispiel noch nicht verlassen hat? Weil die Lenzsch'e Regel immer wirkt, d.h. der Ring wird polaritätunabhängig abgestoßen. Die meisten Relais ziehen den Anker auch polaritätsunabhängig an.
Es sind einige Teile angekommen, so der Steckdraht (500 Stück) für den Kern des Thomsonschen Ringversuchs. Die Spulenhalterung habe ich auch aus einer Platte geschnitten. Ich denke mir es macht physikalisch Sinn, diese recht schmal zu wählen, damit die Spule ein möglichst starkes Magnetfeld erzeugt. Ich werde es einmal mit 50-100 Windungen probieren. Habe mir dafür extra 1.4 mm Kupferlackdraht auf willhaben bestellt. Der müsste auch diese Woche ankommen... Die 3D-Druckteile konnte ich gestern auch schon in Empfang nehmen. Die Spulenhalterungen für den Elektromagneten (für den Zeeman-Effekt-Versuch) passen perfekt und sind bereits verklebt. Bewickeln werde ich sie mit 0.6 mm Kupferlackdraht und zwar 500 Windungen. Das Kugelauffangmodul sieht auch perfekt aus, wie geplant. Einzig das Gefälle der Rampe für die Kugeln ist wohl etwas zu steil. Denn die Kugeln haben zum Teil so viel Schwung am Ende, dass sie aus der Rinne herausfliegen. Auch bei den Einlässen/Schlitzen oben kann es vorkommen, dass Kugeln vom dünnen Rand abprallen und dann in einen anderen Schlitz erst fallen. Ob dies ein großes Problem ist, muss ich experimentell erst herausfinden...
Gestern konnte ich noch die Spule mit n = 600 Windungen fertigstellen und gleich eine Messserie mit dem Elektromagneten aufnehmen. Dazu habe ich die beiden Spulen parallel an mein 32V/30A Netzteil angeschlossen. Bei 31.7 V (= U_max) fließt immerhin ein Strom von 15.4 A, was einer Leistung von beachtlichen 488 W entspricht. Die Flussdichte B beträgt dabei dann 0.44 T. Die Kurve B(I) flacht aber wie zu erwarten war stark ab. Aber mit dem Ergebnis bin ich einmal zufrieden und werde als nächstes dann mit dem Elektromagneten neuerlich versuchen, den Zeeman-Effekt zu beweisen.
:
Bearbeitet durch User
Den Versuch zur Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung konnte ich gestern durchführen. Etwas mühsam ist dann das Aufsammeln der herausgefallenen Kugeln. Mit den erhaltenen Verteilungen bin ich aber einigermaßen zufrieden. Zuerst steigen diese stark an um dann etwas langsamer wieder gegen hohe Geschwindigkeiten abzufallen. Gekostet hat mich der Spaß 100 Euro (Legosteine), 20 Euro (Legomotoren), 30 Euro (3D-Druck), 12 Euro (Stahlkugeln), also in Summe 162 Euro, wobei ich jetzt sehr viele Legosteine übrig habe und auch noch einen zweiten Motor in Reserve. Wie schon gesagt, im Schulmittelhandel kostet der Versuch 4700 Euro...
Der Aufbau zum Thomsonschen Ringversuch nimmt auch schön langsam Form an. Die Kondensatorbank und das Thyristormodul sind soweit fertig. Ich habe 8 Stück der BT145-800R Thyristoren parallel geschaltet, um nun für Pulssträme bis 2400 A gewappnet zu sein. Die Spule habe ich auch schon gewickelt und mich für 66 Windungen aus 1.4 mm Kupferlackdraht entschieden. Jetzt warte ich nur noch auf die Taster von ebay. Da habe ich mich für welche von der Firma Multimech entschieden, da ich schon einmal was das Nicht-Prellen anbelangt sehr gute Erfahrung mit diesen Modellen gemacht habe. Link: https://www.ebay.com/itm/373037986137 Und als running gag: Ich habe doch tatsächlich noch einen kurzen weiteren Versuch aufgespürt, den ich noch machen werde und zwar zum Hagen-Poiseuille-Gesetz. Da werde ich den Volumsfluss V/t für zwei unterschiedlich dicke Schläuche (ID 1 mm bzw. 1.5 mm) bestimmen. Diese müssten sich dann um den Faktor 1.5^4 = 5.06 unterscheiden...
:
Bearbeitet durch User
Mein Elektromagnet war ja nun soweit fertig und wartete nur auf seinen Einsatz im Versuch zum Zeemaneffekt. Diesen versuchte ich heute nachzuweisen. Dazu beleuchtete ich den Spalt des Elektromagneten mit einer Natriumdampflampe. Im Spalt befand sich auch noch eine mit Kochsalz gefärbte Gasflamme. Ohne Magnetfeld erfolgte Resonanz und das Licht der Natriumdampflampe wurde durch die Natriumatome in der Flamme in alle Richtungen gestreut. Dadurch warf die Flamme einen dunklen Schatten auf einer Wand hinter dem gesamten Aufbau. Schaltete ich aber nun den Elektromagneten ein, so befanden sich die Energieniveaus der Natriumatome durch den Zeemaneffekt an einer geringfügig anderen Energie. Deshalb erfolgte keine Resonanzabsorption des Natriumlichts mehr und der Flammenschatten erhellte sich ein wenig. Dies konnte ich tatsächlich auch beobachten. Der Effekt ist aber sehr gering, trotz der 0.45 T Flussdichte im Spalt zwischen den Polschuhen. Um den Zeemaneffekt also auf diese Art nachzuweisen, benötigt man wirklich starke Magnetfelder > 0.45 T. Ich bin aber sehr zufrieden mit dem Ergebnis. Heureka... Hier auf meiner Homepage kann man das Video ganz am Seitenende auch sehen: https://stoppi-homemade-physics.de/zeeman-effekt/
:
Bearbeitet durch User
Die nicht prellenden Schalter aus Frankreich sind angekommen und so konnte ich den gesamten Aufbau zum Thomsonring-Versuch fertigstellen und testen. Und die Ergebnisse waren ernüchternd. Bei einer Ladespannung von 200 V komme ich auf eine berauschende Geschwindigkeit von 4.5 m/s und bei 600 V waren es 14.82 m/s = 53.4 km/h. Damit bekomme ich im Stadtgebiet nicht einmal einen Strafzettel ;-) Aber ich habe noch einmal nachgeschaut: Beim Betrieb des Versuchs mit Netzspannung hatte der zugegebenermaßen deutlich schwerere Aluring auch nur eine Geschwindigkeit von 15 m/s. Der Wirkungsgrad ist grottenschlecht und liegt bei nicht einmal 0.1 %. Einzig Positives: Der Aufbau fliegt nicht auseinander und die Thyristoren verrichten klaglos ihren Dienst. Jetzt werde ich das Ganze einmal schön ins Kunststoffgehäuse verfrachten und mich vom Schock der hohen Geschwindigkeit erholen. Eine zumindest doppelt so große Geschwindigkeit wäre halt schon schön gewesen. Vielleicht kann ich ja am Aufbau noch etwas optimieren. Mit der Ladespannung kann ich aber nicht viel höher als 620 V gehen, denn die Spannungsfestigkeit der Kondensatoren liegt bei 2 x 330 V = 660 V. P.S.: Den CCFL-Inverter habe ich auch gegen ein anderes HV-Modul getauscht, da er mit einer so geringen Spannung (ca.2-3 V) betrieben mit der Kondensatorbank überfordert war. Jetzt geht das Laden eigentlich problemlos vonstatten...
So, der Aufbau hat seinen Platz in dem Gehäuse (Abmessungen 180 x 205 x 70 mm) gefunden, er hätte aber keinen Millimeter größer sein dürfen. Mit dem Ergebnis/der Ringgeschwindigkeit bin ich so halbwegs zufrieden. Der Ring schießt schön bis zur Zimmerdecke. Abdruck wie im Physiksaal mit dem massiveren Ring hinterlässt er dort aber nicht... ;-) Das Video wurde mit meiner Casio-High-Speed-Kamera mit 420 fps aufgenommen. Was hat mich der ganze Spaß gekostet? Die Pollin-Bestellung hat 35 Euro ausgemacht, der Steckdraht ca. 20 Euro, das Gehäuse 13 Euro, das HV-Modul 7 Euro, Alu- und Plastikrohr nochmals 10 Euro, Schalter 10 Euro, Platine 2 Euro, in Summe also 97 Euro. Das war es mir auf jeden Fall wert, immerhin vereint der Versuch ziemlich viel an anschaulicher Physik. Bzgl. Hagen-Poiseuille-Gesetz warte ich noch auf weitere dünne Schläuche, der Rest ist eigentlich fertig. Und dann möchte ich noch einen Versuch zum Halleffekt machen und zwar mit einer dünnen Kupferschicht (Hallkonstante nur -53 * 10^−12 m³/C) inkl. Verstärker und dann noch mit Bismut (Hallkonstante immerhin -500 000 * 10^−12 m³/C). Habe hierfür 100 g Bismut auf ebay.com bestellt. Das hat einen Schmelzpunkt von lediglich 271 °C, sodass ich es schmelzen und dann zu einem dünnen Plättchen formen kann. Die Hallspannung ist ja umgekehrt proportional zur Dicke des Körpers...
Christoph E. schrieb: > Vielleicht hat ja jemand von euch eine Idee bzw. einen Vorschlag, was > ich noch probieren könnte. Das Problem ist auch, dass ich über keine > Werkstatt verfüge und eigentlich alles in der Wohnung mache. Vielleicht ließe sich noch eine akustische Wärmepumpe bauen. Prinzip siehe hier: https://www.forschung-burgenland.at/projekte/projekt/thermoacoustic-hp/ Wenn man das mit einem Abflussrohr machen sollte, müßte mit einem IR-Meter außen entlanggefahren, der schwankenden Temperaturverlauf gemessen werden können.
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.