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
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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
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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/
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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
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Wo, so einen Lehrer hätte ich auch gerne gehabt. Deine Schüler müssen dich lieben!
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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/
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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...
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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...
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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...
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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/
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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/
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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/
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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 ;-)
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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...
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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...
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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...
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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.
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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 :-)
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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.
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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.
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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.
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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
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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/
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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...
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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?
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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.
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@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/
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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...
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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...
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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/
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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...
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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 * ...
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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
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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“
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