Bonn 2020 – wissenschaftliches Programm
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DD: Fachverband Didaktik der Physik
DD 16: Postersitzung
DD 16.61: Poster
Mittwoch, 1. April 2020, 16:30–18:00, P-SR 1-4
Ein elektrostatisches Beschleunigermodell mit schaltbarer Hochspannung — •Fabian Bernstein1,2, Sascha Schmeling1, Thomas Wilhelm2 und Julia Woithe1 — 1CERN — 2Institut für Didaktik der Physik, Goethe-Universität Frankfurt
Funktionale Modelle von Teilchenbeschleunigern gehören zum Standard-Repertoire der schulnahen Experimente zur Teilchenphysik. Sie ermöglichen, Konzepte der Beschleunigerphysik zu visualisieren und erleichtern auf diese Weise den Aufbau eines grundlegenden Verständnisses der Funktionsweise von Teilchenbeschleunigern.
Die Reichweite der Analogien bestehender Beschleunigermodelle ist allerdings begrenzt: So wird bspw. beim weitverbreiteten Salad-Bowl-Modell die Beschleunigung durch fortgesetzte Umladung der beschleunigten Kugel erreicht, was im Gegensatz zur tatsächlichen Vorgehensweise steht und die Gefahr der Entwicklung von Fehlvorstellungen durch die Schülerinnen und Schüler birgt. Aus diesem Grund wurde ein Modell eines Beschleunigers entwickelt, das auf der Umpolung der beschleunigenden Felder anstelle der Umladung der zu beschleunigenden Masse beruht. Die hierzu erforderliche Schaltung der Hochspannung gelingt mithilfe eines 3D-gedruckten Schleifkontaktes, der durch einen Servo angetrieben und mittels eines Arduino gesteuert wird.
Das Poster stellt Aufbau und Funktionsweise des Beschleunigermodells sowie Anwendungsmöglichkeiten für den schulischen Unterricht vor.