1 Übersicht
Inhalt des Kurses
Im Kurs “was die Welt zusammenhält” hast du erfahren, dass die elektrische Wechselwirkung oder anders gesagt, die elektrische Kraft, dafür sorgt, dass Gegenstände, Planeten oder auch Menschen und Tiere nicht in Atome auseinander fallen. In dem Kurs Ladung, kannst du herausfinden wie elektrische Blitze entstehen und warum die Haare zu Berge stehen, wenn man sie an einem Luftballon reibt.
Vorkenntnisse
Für diesen Kurs hilft es dir, wenn du den Kurs “was die Welt zusammenhält” schon gemacht hast.
Kursdauer
Der Kurs dauert ca. ½ Stunde.
2 Problemstellung
Die elektrische Kraft sorgt dafür, dass Gegenstände, Planeten oder auch Menschen und Tiere nicht in Atome auseinanderfallen. Du weißt auch schon aus eigener Erfahrung, dass alles, was Masse hat, sich gegenseitig anzieht. Du wirst aber noch nie gehört haben, dass eine Masse, zum Beispiel der Mars eine andere Masse abstößt (z.B. einen Menschen), du also vom Planeten ins Weltall abgestoßen wirst.
Wie ist das bei der elektrischen Kraft (elektrischen Wechselwirkung), gibt es da Anziehung und Abstoßung?
Wenn ja, welche Gesetze gibt es?
Was glaubst du? Versuch die Frage mit Hilfe deiner bisherigen Erfahrungen zu beantworten. Notiere deine Gedanken dazu.
Wenn dir nichts dazu einfällt, mach mit den Experimenten weiter.
3 Experimente
Mach die folgenden Experimente und/oder schau dir die Videos dazu an.
Material:
2 Strohhalme, Faden, Tixo, Taschentuch oder T-Shirt
Anleitung:
Nimm einen Strohhalm und befestige den Faden in der Mitte mit Tixo.
Hänge den Strohhalm am Rand des Tisches (mit Tixo) auf, so dass er frei hängen kann (waagrecht).
Reibe ein Ende des hängenden Strohhalms mit dem Taschentuch oder deinem T-Shirt zirka 20 Mal (nur in eine Richtung).
Reibe ein Ende des anderen Strohhalms mehrmals (20x) an deinem T-shirt (nur in eine Richtung).
Nähere die geriebenen Enden der Strohhalms einander an.
Notiere deine Beobachtungen.
Material:
1 Strohhalm, 1 Glasstab, Faden, Tixo, Taschentuch oder T-Shirt
Anleitung:
Nimm den Strohhalm und befestige den Faden in der Mitte mit Tixo.
Hänge den Strohhalm am Rand des Tisches (mit Tixo) auf, so dass er frei hängen kann (waagrecht).
Reibe ein Ende des hängenden Strohhalms mit dem Taschentuch oder deinem T-Shirt zirka 20 Mal (nur in eine Richtung).
Reibe dann ein Ende des Glasstabs mehrmals (20x) an deinem T-shirt (nur in eine Richtung).
Nähere die geriebenen Enden einander an.
Notiere deine Beobachtungen.
Material:
2 Glasstäbe, Faden, Tixo, Taschentuch oder T-Shirt
Anleitung:
Nimm einen Glasstab und befestige den Faden in der Mitte mit Tixo.
Hänge den Glasstab am Rand des Tisches (mit Tixo) auf, so dass er frei hängen kann (waagrecht).
Reibe ein Ende des hängenden Glasstabs mit dem Taschentuch oder deinem T-Shirt zirka 20 Mal (nur in eine Richtung).
Reibe ein Ende des anderen Glasstabs mehrmals (20x) an deinem T-Shirt (nur in eine Richtung).
Nähere die geriebenen Enden der Glasstäbe einander an.
Notiere deine Beobachtungen.
4 Hypothesen
Du hast gesehen, dass Strohhalme sich gegenseitig abstoßen, wenn sie beide an einem Taschentuch gerieben werden. Genauso stoßen sich zwei Glasstäbe ab, die vorher mit einem Taschentuch gerieben worden sind. Reibt man aber einen Strohhalm und einen Glasstab mit dem Taschentuch, dann ziehen sie sich gegenseitig an.
Wie kannst du dir das erklären? Öffne hier die Simulation und versuche durch Reiben des Luftballons am Pullover herauszufinden, wie du dir die Beobachtungen aus den Experimenten erklären kannst.
Was glaubst du? Notiere dir deine Hypothesen.
5 Erklärung
Lies die Erklärung oder/und schau dir die Erklärvideos dazu an.
Wenn du einen Strohhalm an einem Taschentuch reibst, dann stiehlt der Strohhalm sozusagen dem Taschentuch Elektronen aus den Elektronenhüllen. Die Elektronen werden aus der Hülle durch das Reiben “herausgerissen”.
Nach dem Reiben hat der Strohhalm mehr Elektronen (negativ geladen) als zuvor. Vor dem Reiben war der Strohhalm neutral geladen, da die Atome, aus denen er besteht, gleich viele Protonen (positiv geladen) wie Elektronen haben.
Durch den Überschuss an Elektronen ist der Strohhalm als Ganzes negativ geladen. Bei dem Taschentuch ist das Gegenteil passiert. Es wurden Elektronen weggenommen. Daher fehlen dann negative Ladungen. Es gibt mehr positive als negative Ladungen und das Taschentuch ist als Ganzes positiv geladen.
Beobachtest du nun zwei Strohhalme (beide mit dem Taschentuch gerieben), die einander angenähert werden, dann stoßen sie sich ab. Negativ (-) und negativ (-) stoßen sich ab.
Reibst du hingegen einen Glasstab an dem Taschentuch, dann wird auf einmal das Taschentuch zum Dieb. Beim Reiben werden aus dem Glasstab die Elektronen herausgerissen. Der Glasstab ist dann nach dem Reiben positiv geladen und das Taschentuch negativ.
Beobachtest du nun einen Glasstab, der einem Strohhalm angenähert wird (beide mit dem Taschentuch gerieben), ziehen sie sich an. Positiv (+) und negativ (-) ziehen sich an.
6 Zusammenfassung
Das Wichtigste in Kürze:
Reibst du zwei Gegenstände aus verschiedenen Materialien aneinander, dann können je nach Material Elektronen von dem einen auf den anderen Gegenstand überspringen. Mit Hilfe der triboelektrischen Reihe kannst du erkennen, welche der beiden Gegenstände sich positiv oder negativ lädt.
Regeln bei elektrischen Ladungen:
Positiv (+) und positiv (+) stößt sich ebenso wie negativ (-) und negativ (-) ab. Positiv (+) und negativ (-) zieht sich an.
