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Forum: Offtopic Wasser durch Ladung verbiegen


Autor: Marvin (Gast)
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Hallo,

einen Wasserstrahl kann man ja durch elektrische Ladung verbiegen.

Was (und warum) passiert bei
-positiver Ladung
-negativer Ladung ?


Danke,
Marvin

Autor: Gast (Gast)
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Wasser ist ein Dipol. Alles andere findet google schnell

Autor: Dieter H. (Gast)
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Kannst Du das Experiment etwas genauer darlegen (Video, Bild)?

Autor: Marvin (Gast)
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eine  gelade Konduktorkugel wird an in die Nähe eines Wasserstrahls 
gehalten.
Was passiert mit dem Wasserstahl.

Ok, Wasser ist ein Dipol, aber normale Dipole richten sich nur aus. 
Warum kommt es überhaupt zu einer Bewegung und in welche Richtung kommt 
es zur Bwewegung?

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Wasser hat eine andere (größere) elektrische Suszeptibilität als Luft, 
daraus resultiert eine Kraftwirkung beim Einbringen in ein E-Feld.

Mit einem E-Feld und Wasser hab ich noch nich experimentiert, aber mit 
superstarken NdFeB-Magneten lässt sich ein dünner Wasserstrahl sichtlich 
ablenken (wird angezogen).

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Ich würde mal sagen, daß auch ein Ölstrahl von einer geladenen 
Konduktorkugel abgelenkt wird.

Die Dipol-Eigenschaft der Wassermoleküle dürfte dabei weniger eine Rolle 
spielen, als die Potentialdifferenz zwischen dem Strahl und der Kugel.

Schließlich werden ja auch Haare 'abgelenkt', wenn sie in ein starkes 
elektrisches Feld kommen, obwohl die weder Dipoleigenschaften haben, 
noch gut leiten.

Autor: Jonny Obivan (-geo-)
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Habe das gefunden:

Der Glasstab wird durch Reiben mit dem Lederlappen statisch aufgeladen. 
In der Umgebung des Glasstabes bildet sich ein inhomogenes, elektrisches 
Feld aus. Wegen des Dipolcharakters der Wassermoleküle richten diese 
sich im Feld aus. Da das Feld radial abnimmt, kommt es zur Anziehung 
zwischen Stab und Dipolen.

Offenbar geht das nur mit einem inhomogenen Feld?

Autor: I_ H. (i_h)
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Ich denke eher, das liegt an der schon angesprochenen 
Potentialdifferenz. Ladet mal einen Luftballon elektrisch auf und geht 
über die Haare, gleicher Effekt.
Der HV-Leitung von meinem Zeilentrafo (DC) zieht sich auch auf den Tisch 
runter, wenn ich die Spannung hochdrehe.

Autor: Jonny Obivan (-geo-)
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@ I_H,

Den Haaren oder dem Luftballon werden Ladungen entzogen oder "gegeben", 
wodurch sich eine Aufladung ergibt. Das Wasser wird aber nicht 
elektrisch aufgeladen, sondern es werden die Dipole neu ausgerichtet. 
Das ist schon ein Unterschied. Oder sehe ich das falsch?

Autor: I_ H. (i_h)
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Deine Haare werden auch nicht aufgeladen. Der Luftballon ist geladen, 
die Haare neutral. neutral!=aufgeladen, also Ladungsdifferenz, damit 
Anziehung.

Genauso ergeht es dem Wasserstrahl, der ist neutral, du positionierst 
etwas geladenes daneben.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Das Wasser ist auf Erdpotential, während die Konduktorkugel einige 100 
kV darüber oder drunter liegt.

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Jonny Obivan wrote:
> Habe das gefunden:
>
> Der Glasstab wird durch Reiben mit dem Lederlappen statisch aufgeladen.
> In der Umgebung des Glasstabes bildet sich ein inhomogenes, elektrisches
> Feld aus. Wegen des Dipolcharakters der Wassermoleküle richten diese
> sich im Feld aus. Da das Feld radial abnimmt, kommt es zur Anziehung
> zwischen Stab und Dipolen.
>
> Offenbar geht das nur mit einem inhomogenen Feld?

Korrekt

Ein homogenes (elektrisches) Feld wirkt nur auf (elektrische) Monopole, 
auf Dipole und höhere Multipole wird keine Kraft ausgeübt.

Autor: Morin (Gast)
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> Ein homogenes (elektrisches) Feld wirkt nur auf (elektrische) Monopole,
> auf Dipole und höhere Multipole wird keine Kraft ausgeübt.

Jein: Keine Gesamtkraft. Ausrichten tun sie sich immer noch.

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Morin wrote:
>> Ein homogenes (elektrisches) Feld wirkt nur auf (elektrische) Monopole,
>> auf Dipole und höhere Multipole wird keine Kraft ausgeübt.
>
> Jein: Keine Gesamtkraft. Ausrichten tun sie sich immer noch.

Nennt man dann Drehmoment :-)

Autor: Tom (Gast)
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> von einer geladenen Konduktorkugel abgelenkt

Das haben wir als Kinder mit einem Kamm gemacht. Die Ablenkung ist 
erheblich, 45 Grad Winkel sind locker machbar.

Autor: I_ H. (i_h)
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Es würde mich sehr wundern, wenn sich ein Dipol im homogenen 
elektrischen Feld nicht bewegen würde. Das Feld muss nur stark genug 
sein.

Ein Magnet bewegt sich auch im homogenen Magnetfeld.

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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I_ H. wrote:
> Es würde mich sehr wundern, wenn sich ein Dipol im homogenen
> elektrischen Feld nicht bewegen würde. Das Feld muss nur stark genug
> sein.
>
> Ein Magnet bewegt sich auch im homogenen Magnetfeld.

Ach... Na dann erklär mal, wo die Kraft herkommt.

Es wirken zwei gegengleiche Kräfte, die ein Drehmoment bewirken. Der 
Magnet wird sich also bestenfalls ausrichten (dito ein H20-Molekül im 
homogenen E-Feld).

Eine resultierende Kraft, die den Magneten bewegen könnte, gibt's aber 
nicht. Das Feld eines Stabmagneten ist alles andere als homogen. Wo 
nimmst Du also die Behauptungen her, die du komplett unüberlegt hier 
postest?

Die angesprochene Indukturkugel hat ebenfalls kein homogenes E-Feld, es 
ist radialsymmetrisch. Daher wird Wasser von ihr angezogen.

Das Monopolmoment in der Multipolentwicklung definiert sich doch gerade 
dadrüber, dass es die Kraftwirkung auf die Gesamtladung beschreibt. 
Entfernt man das Monopolmoment aus der Entwicklung, bleibt demnach keine 
Kraft übrig. Bekanntlich enthält die Multipolentwicklung eines Magneten 
kein Monopolmoment. Deine Aussage ist nur dann korrekt, wenn dein Magnet 
eine unterschiedliche Anzahl magnetischer N- und S-Monopole enthält -- 
schwer Nobel-verdächtig.

Autor: Pedda (Gast)
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Du bist selber so eine gegengleiche Kraft...

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Pedda wrote:
> Du bist selber so eine gegengleiche Kraft...

Sorry, ist mein Fehler wenn ich versuche, Pappnasen was zu erläutern.

Autor: I_ H. (i_h)
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Wenn man das Wasser durch eine sehr nahe positive und negative Ladung 
ersetzt, stimmt das. Dann wird es nicht angezogen.

Aber Wasser besteht nicht einzig und allein aus einem Dipol (da sind 
auch noch 'n paar Atome bei). Ich schätze mal der Rest wird angezogen.
Somit würden sich die Moleküle dem Feld entsprechend ausrichten, aber 
gleichzeitig auch angezogen werden.

Vielleicht probier ich die Sache mal aus.

Autor: Bobby (Gast)
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Wie es aussieht wenn die Haare geladen sind sieht man
gerne immer wieder beim (IMHO) unvergleichlichen Urban Priol...

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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I_ H. wrote:
> Wenn man das Wasser durch eine sehr nahe positive und negative Ladung
> ersetzt, stimmt das. Dann wird es nicht angezogen.
>
> Aber Wasser besteht nicht einzig und allein aus einem Dipol (da sind
> auch noch 'n paar Atome bei).

In der physikalischen Beschreibung kommen noch höhere Momente hinzu, 
also Quadrupolmoment etc.

> Ich schätze mal der Rest wird angezogen.

Neben der Ausrichtung der Dipole gibe es noch einen anderen Effekt, 
nämlich Influenz. Wasser ist elektrisch leitend, d.h. es kommt zu einer 
Ladungsverschiebung aufgund des äusseren Feldes, so dass dadurch 
Bereiche des Wassers nicht mehr elektrisch neutral sind und 
dementsprechend eine Kraft erfahren (durch die Influenz entstehen lokal 
nicht-verschwindene Monopolmomente).

> Somit würden sich die Moleküle dem Feld entsprechend ausrichten, aber
> gleichzeitig auch angezogen werden.
>
> Vielleicht probier ich die Sache mal aus.

Für momogene Felder wird das schwierig, d.h. es ist wird schwierig ein 
homogenes Feld zu erzeugen.


Für nicht-homogene Felder üerlagern sich also 3 Effekte, die zur 
Gesamtkraft beitragen:

* Dipolmoment (in inhomogenen Feldern)
* Feldverdrängung/Bündelung durch unterschiedliche Suszeptipilität zur 
umgebenden Luft
* Influenz

Autor: I_ H. (i_h)
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Na dann ist ja aber schon klar, dass es sich auch im homogenen Feld 
bewegen wird. Nur halt nicht durch die Ausrichtung der Moleküle.

Brauchbar homogenes Feld müsste recht einfach mit Zeilentrafo an 
Alufolie gehen, also quasi wie'n Plattenkondensator. In der Mitte dann 
das Wasser durch.

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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I_ H. wrote:
> Na dann ist ja aber schon klar, dass es sich auch im homogenen Feld
> bewegen wird. Nur halt nicht durch die Ausrichtung der Moleküle.
>

Wenn ich's mir überlege... Influenz führt ebenfalls nur im inhomogenen 
Feld zu einer resultierenden Kraft. Der Effekt müsste sein, daß ein 
runder Wassertropfen langgezogen wird in Richtung des E-Feldes.

Falls das Feld stark genug ist, so daß sich der Tropfen in der Mitte 
abschnürt und teilt, sollten die (geladenen) Teiltropfen zu 
entgegengesetzten Platten gezogen werden.

In dem Falls hat man also elektrisch geladene Tropfen, bei denen klar 
ist, daß sie im homogenen Feld eine Kraft erfahren.

Aber weil man ja was sehen will und inhomogene Felder viel einfacher 
realisierbar sind, sind die für Demo-Zwecke viel besser.

Welcher der drei Effekte dabei überwiegt ist schwer zu sagen. Die Kraft 
aufgrund des Suszeptibilitätsunterschieds sollte aber die kleinste sein, 
die aufgrund von Influenz die größte.

Autor: I_ H. (i_h)
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Der Tropfen muss auch erstmal in das homogene Feld eintreten. Na vll 
mach ich mal den Versuch mit'm Zeilentrafo, aber nicht heute.

Autor: Tobias B. (Gast)
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Werde auch mal meinen Senf dazugeben -
Ich mache gerade Versuche mit Mikrotropfen (15µm < d < 50µm) im 
Kondensatorfeld (Plattenkondensator mit doch recht parallelen Platten).
Die Spannung kann ich bis auf ca. 6kV hochdrehen.

Z.Zt. habe ich (noch) ungeladene Wassertröpfchen (entsalzt gefiltert 
...) und muss zu meinem Entsetzen feststellen, dass diese stark 
abgelenkt werden.
Ich hab vorher schon Versuche im inhomogenen Feld mit ähnlichen 
Spannungen gemacht - Tropfen liessen sich wunderbar ablenken.

Jetzt will ich aber meine Tropfen nach Ladung Trennen - und hier nervt 
die Ablenkung im homogenen Feld!

Also meine Theorien:

- Homogen gibts nicht ?!
- Dipole im Tropfen richten sich aus --> Oberflächenspannung 
unsymmetrisch??
- ??

Ist auf jeden Fall interessant ...

Gruß

Tobi

Autor: Bavarier (Gast)
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Also, ich lad mich immer mit Bier auf

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