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Beobachtungen:

Experimentelles Seminar in Clausthal 30.11.2012 bis 2.12.2012

Teilnehmer W.A., F.B., G.E. und A.S.

Beschreibung der Experimente und Ergebnisse - nach den Versuchsprotokollen wiedergegeben.
Kopien/Fotos der handschriftlichen Protokolle: imp_4947.jpg bis imp_4964.jpg

0. Zusammenfassung der Ergebnisse

1. Strom fließt durch Kupferdraht, U-förmig angeordnet

2. Strom fließt durch senkrecht hängenden Draht

3. Strom fließt durch horizontalen Draht

4. isoliert aufgehängte Metallkugel rotiert, elektrisch aufgeladen

5. Strom fließt durch um Längsachse rotierenden Stab

6. Toroidspule (Teil 1), Oszillograph, Fadenstrahlrohr

7. Toroidspule (Teil 2)

8. Batterie, konzentrisch aufgebaute Spannungsquelle

9. Drahtschlaufe in Vakuumgefäß

10 Schraubenförmig gewickelter Kupferdraht

11 Nachtrag, Versuche mit Schraubenfedern

Die originale Reihenfolge wie im Versuchsprotokoll z.B. "Versuch 2.1" wurde in dieser Auflistung nicht streng beibehalten, sondern aus inhaltlichen Grünen teilweise umsortiert.
Versuch 1: Hohlkugel
Versuch 2: Kupferstab, Kupferdraht vertikal
Versuch 3: Kupferdraht horizontal
Versuch 4: Kupferdraht u-förmige Schleife
Versuch 5: Toroidspule
Versuch 6: Oszillographen Strahl
Versuch 7: Fadenstrahlrohr
Versuch 8: zwei parallele Kupferdrähte vertikal, Toroidspule
Versuch 9: Batterien
Versuch 10: Oszillograph, Wasserküvette
Versuch 11: Drahtschlaufe im Vakuum
Versuch 12: Schraubenfedern aus Kupferdraht

Einige Experimente wurden mit einem Videofilm dokumentiert.
Daraus sind hier Einzelbilder und Textpassagen an einigen Stellen eingefügt.
   VideoFilm    Dauer    Inhalt
    mow00e.mpg    00:11    Hohlkugeln aufgeladen rotieren
    mow00f.mpg    00:22    Hohlkugeln aufgeladen rotieren
    mow010.mpg    00:02    Hohlkugeln aufgeladen rotieren
    mow011.mpg    01:54    Hohlkugeln aufgeladen rotieren
    mow012.mpg    00:07    Kupferstab rotiert um Längsachse
    mow013.mpg    04:54    Kupferdraht horizonal gespannt
    mow014.mpg    01:26    Toroidspule
    mow015.mpg    00:10    Toroidspule, AS zeigt Strukturen
    mow016.mpg    01:16    Oszillograph, AS zeigt Strukturen
    mow017.mpg    02:34    Fadenstrahlrohr, AS Laufzeit mit Korkmatten.
    mow018.mpg    01:06    Fadenstrahlrohr, AS Laufzeit mit Holz, Graphitmatte
    mow019.mpg    00:59    Oszillograph, AS Laufzeit mit Korkmatten
    mow01a.mpg    01:16    U-förmige Drahtschleife, auf Vakuumteller
    mow01b.mpg    01:07    U-förmige Drahtschleife, auf Vakuumteller
    mow01c.mpg    06:04    U-förmige Drahtschleife, Vakuum
    mow01d.mpg    04:39    Kupferspulen,
    mow01e.mpg    04:12    Kupferspulen,
Videos sind zugänglich unter dieser Adresse
        z.B.        www.biosensor-physik.de/videos-strom-sehen/mow015.mpg

0. Zusammenfassung der Ergebnisse

Strukturen um senkrecht herabhängende Drähte (Kapitel 2)

Es gibt ein "Malteserkreuz" mit Kissen dazwischen. (Malteserkreuz geschraubt?)
Die 3D-Struktur der Kissen könnte auf den Fußboden projiziert wie die Projektion eines gewendelten Bandes aussehen.
Das Malteserkreuz fängt nicht am Draht an, sondern erst bei etwa 1 Meter Radius. (noch nachzuprüfen: 0,2 m ?)
Beim Draht mit Isolierung sind zwei "Malteserkreuze" zu beobachten mit jeweils Kissen dazwischen aus unterschiedlichen Qualitäten.
Die Strukturen scheinen sich im Uhrzeigersinn (cw) zu drehen.
Beim Eisendraht reicht für ähnliche Abmessungen der Strukturen ein sehr viel kleinerer Strom aus als beim Kupferdraht.
Zwischen zwei gleichartigen Drähten bildet sich eine Resonanzstruktur.

Strom-Sehen (Kapitel 2, Kapitel 3)

Vertikaler und horizontaler Draht
Die beobachteten Strukturen bei fließendem Strom durch von oben herabhängende Drähte zeigten ein anderes Verhalten als früher (von plus nach minus):
Am 1.12.12 erfolgte die Bewegung von minus nach plus, also umgekehrt. Am 2.12.12 hatte sich beim Versuch mit zwei parallelen Drähten in einer Vakuumkammer die frühere Bewegungsrichtung wieder eingestellt. (Ist noch nachzuprüfen! eventuell spielt der 3,5 h Rhythmus der Erde eine Rolle?) siehe auch strom-sehen.htm

Horizontaler Draht
Es gibt Strukturen, wie etwa aneinander hängende Würstchen, die sich langsam entlang des Drahtes bewegen mit Abstand z.B. 70 cm. (möglicherweise auch zwei Schrauben?)
Der Durchmesser dieser konzentrischen Gebilde (Schrauben) steigt mit zunehmendem Strom. Es sind mindestens zwei Unterstrukturen vorhanden jeweils aus unterschiedlichen feinstofflichen Massen. (innen zwei und außen zwei?)
Das innere Element hat z.B. 10 cm und das äußere z.B. 180 cm Durchmesser.

Die sichtbaren Strukturen werden geschwächt, wenn über den Draht ein Seidentuch gehängt wird.
Am Anfang, dort wo der Strom eingespeist wird und der Draht auf Holz aufliegt, bilden sich die sichtbaren Elemente plötzlich ("explosionsartig").

U-förmige Drahtschlaufe (Kapitel 1, Kapitel 9)

In Richtung senkrecht zur Fläche der Schlaufe lassen sich zwei mal vier kissenförmige Strukturen mit unterschiedlichen Qualitäten beobachten, paarweise angeordnet mit Abstand von jeweils 1,35 m und Breite 0,35 m. Dazwischen gibt es einen "Malteserstrahl" als Trennebene. ( stationär ?)

Drahtschlaufe im Vakuumgefäß
In der unmittelbaren Nähe des Drahtes sind bewegte Strukturen zu beobachten wie bei "Strom-Sehen". Im Experiment konnten durch Auswertung des Videofilms entlang des Drahtes Bewegungen mit Geschwindigkeiten von 1,7 mm/s verfolgt werden.

Es gibt eine Wechselwirkung zwischen den auf- und absteigenden Elementen. Sie scheinen sich zu berühren und wieder zu trennen.

Nach Einschalten der Vakuumpumpe verringert sich die Größe der Objekte und es bleiben nur noch ganz kleine sichtbare Strukturen, die nach Zugabe von Edelgas wieder anwachsen. Allerdings benötigt man für das Wiederentstehen bis zur vollen Größe mehr Argon als bei den Edelgasversuchen mit rotierenden Magneten. Zum Teil war die ursprüngliche Größe der Strukturen ist erst nach weiterer Zugabe von Luft zu beobachten. (Ist noch nachzuprüfen!)

Elektrisch isoliert aufgehängte Hohlkugeln (Kapitel 4)

Bei einer ruhenden Kugel ohne elektrische Aufladung lassen sich vier Keulen beobachten in Tetraederanordnung ("Tetrakeulen").
Rotiert die Kugel, gibt es Strukturen in Form von Toroiden um die Achse herum und Orbitale ober- und unterhalb in Achsenrichtung.
Die Tetrakeulen bleiben bei der Rotion erhalten.
Lädt man die rotierenden Kugeln mit Gleichspannung auf, dann wachsen bzw. schrumpfen die Doppeltori je nach Drehrichtung und Vorzeichen der Ladespannung. Auch die Abmessungen der Orbitale verändern sich dabei entsprechend.
Siehe Versuch physik-neu-005.htm#physik-neu-05-01
(Was passiert bei ruhenden aufgeladenen Kugeln?)

Strom durch um Längsachse rotierenden Kupferstab (Kapitel 5)

Zu beobachten ist bei Rotation ein Doppeltorus mit Radius von einigen Metern. Im Innenbereich davon lassen sich keine Strukturen finden.
Wie beim "Strom-Sehen" Experiment bewegen sich auch hier Strukturen in der Längsrichtung des Stabes.

Toroidspule (Kapitel 6, Kapitel 7)

Der Normalvektor der Fläche der Spule zeigt horizontal. Es lassen sich bei fließendem Strom entlang der Spulenachse periodische Struktuen beobachten, die sich -wie der Schalltrichter eines Blasinstrumentes- mit zunehmendem Abstand nach außen aufweiten. Da sich der Beobachter offensichtlich in einer dreidimensionalen Struktur bewegt, entsprechen die gefundenen Positionen 2D-Schnitten, deren Maße auf dem Fußboden markiert werden können.
Je nach dem, welche Vorstellung der Wahrnehmende von der zu untersuchenden 3D- Struktur hat, bemerkt er eventuell dabei nur Teile davon.
In dem ersten Versuch wurden daher lediglich periodische Abstände markiert.
In einem zweiten Versuch konnten jedoch mit Hilfe des sehenden Beobachters weitere Elemente und Einzelheiten der Struktur analysiert und deren Geometrie abschnittsweise auf den Fußboden übertragen werden.
Das dabei entstandene Bild enthält Element wie sich aufweitende Doppelschrauben und Keulenorbitale, jeweils paarweise (Doppelkeulen).
(In der Projektion wie ein Äskulapstab mit Füllungen)

Mit zunehmendem Strom vergrößern sich die Objekte.

Wie bei "Strom-Sehen" bewegen sich auch hier Objekte entlang der Spule.

Batterie, konzentrisch aufgebaute Spannungsquelle (Kapitel 8)

Die bei der Toroidspule gefundene trichterförmige Struktur mit Doppelkeulen lassen sich auch bei Batterien beobachten.
Offensichtlich ist nicht die Bauform der Batterie, sondern lediglich die Spannung für Abmessungen und Geometrie verantwortlich.
Bei einer Batterie mit 12 Volt, mehreren z.B. vier mal drei Volt, zehn mal 1,2 Volt oder zwei konzentrischen Messingstücke mit 12 Volt ergeben sich ähnliche Abmessungen.

Elektronenstrahl, Oszillograph und Fadenstrahlrohr (Kapitel 6)

Bei einem Oszillograph läßt sich der Strahl in der XY-Einstellung auf einen Punkt auf dem Leuchtschirm fixieren. In Fortsetzung dieses Strahls in Luft findet man noch in vielen Metern Entfernung spürbare Strukturen mit periodischen Intensitätsmaxima und -minima. Die Periodizität hängt von der Strahlstromstärke ab, die sich am Gerät über das Potentiometer "Helligkeit" einstellen läßt.

In einem Fadenstrahlrohr wird aus einer Glühkathode ein feiner Elektronenstrahl erzeugt, dessen Bahn sich in verdünntem Vakuum als Lichtspur verfolgen läßt.
Die Strahlerzeugung entspricht der beim Oszillograph oder Fernsehgerät alter Bauart.
Im normalen Gebrauch nutzt man dieses Gerät für die experimentelle Untersuchung von Elektroneneigenschaften und lenkt dazu die Bahn des Strahls mit einem Magneten in eine Kreisbahn um.
Bei unseren Versuchen war das Magnetfeld ausgeschaltet, der Strahl verlief horizontal, so daß wir periodische Strukturen wie beim Oszillograph untersuchen konnten. Diese Strukturen traten jedoch nicht nur auf der einen Seite, sondern auch auf der Rückseite des Gerätes auf. Dort ist die Glühkathode mit einer Blechwanne abgedeckt.

Fadenstrahlrohr, Laufzeiten des Strahls bei Korkplatten und Holz (Kapitel 6)

Durchdringt die Fortsetzung des Elektronenstrahls in Luft ein Bündel von Korkplatten, dann verstreicht pro Zentimeter Kork eine Zeit von etwa 2,5 Sekunden, bis der Strahl auf der Rückseite der Korkplatte zu "sehen" ist.
Dieser Wert gilt auch beim Hintereinanderlegen von mehreren Korkplatten. Erstaunlicherweise braucht der Strahl bei vier Platten die gleiche Zeit, ob man nun vier Platten als Paket oder bei bereits durchstrahlten drei Platten eine weitere davorstellt.

Holz wird in Faserrichtung schneller durchstrahlt als quer dazu.

Dämpfung durch eine Wasserschicht (Kapitel 6)

Lenkt man die Fortsetzung eines Oszillographenstrahls durch eine Küvette mit Wasser, dann hängt die Reichweite der dahinter spürbaren Strukturen von der Dicke der Wasserschicht ab. Je dicker die Wasserschicht, desto geringer ist die Reichweite. Der Reziprokwert der Reichweite zeigt näherungsweise einen linearen Zusammenhang mit der Schichtdicke.
Im Experiment ergab sich außerdem ein Unterschied etwa um den Faktor 2 durch das Material des Gefäßes: Glas oder Plexiglas. (beide Aussagen sind noch nachzuprüfen!)

Schrauben- und spiralförmige Gebilde aus Kupferdraht oder Kupferrohr (Kapitel 10, Kapitel 11)

Wie von Korschelt /Korschelt 1982/ beschrieben, entstehen bei kreisähnlich gebogenen Drähten spürbare Strukturen - und dies auch ohne elektrischen Stromfluß.
Dies gilt auch bei Schrauben- oder Spiralfedern.
Der Wicklungssinn sowohl in axialer als auch radialer Richtung ist hierbei entscheidend für Qualität und Geometrie der spürbaren Strukturen.

Bringt man Hohl- oder Vollkörper in den Innenraum einer Schraubenfeder, verändert dies die Qualität der spürbaren Strukturen. Kunststoff als Einlage ist hier sehr wirksam im Vergleich zu Naturstoff wie Kork.

Bei ringförmigen Spulen wie etwa Helmholtzspulen, bei denen der Kupferdraht sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gewickelt ist, kann man durch das Nebeneinanderstellen zweier Spulen in Innenraum auf der Mitte der Spulenachse unterschiedliche Qualitäten erreichen. Je nach Anordnung wirken die dort entstehenden Strukturen beispielsweise auf Leitungswasser so, daß sich dadurch die Boviseinheiten nach oben bzw. nach unten verändern.