II. KRÄFTE ZWISCHEN ELEKTRISCH GELADENEN KÖRPERN

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1 KLASSE: DATUM: NAMEN: I. GRUNDLAGEN Schon bei den alten Griechen war bekannt, dass zwischen Bernstein und Wollfasern (oder Federn) anziehende Kräfte entstehen können, wenn der Bernstein mit einem Wolltuch gerieben wurde. Diese elektrostatischen Kräfte bilden den Grundstein der modernen Elektrizitätslehre. Photo: Bernstein bezeichnet einen klaren bis undurchsichtigen gelben Schmuckstein aus fossilem Harz (bis zu 260 Millionen Jahre alt). Er entstand aus dem zähflüssigen Harz damals lebender Bäume, welches im Laufe der Zeit zu einer festen Substanz wurde. Worterklärung: Elektrostatik setzt sich zusammen aus den Wörtern: Elektron: griechisch für Bernstein. Statik: Teilgebiet der Physik, das sich mit Kräften in unbewegten Systemen beschäftigt. II. KRÄFTE ZWISCHEN ELEKTRISCH GELADENEN KÖRPERN 1. Versuch: Kräfte zwischen Reibzeug und geriebenem Körper Reibe einen drehbar gelagerten PVC-Stab mit einem leicht zerknüllten Blatt aus Pergamin-Papier. Nähere dann das Papier zuerst der geriebenen Seite des Stabs, anschließend der anderen Seite des Stabs. Schreibe deine Beobachtungen auf und schlussfolgere! (nächste Seite) P. Rendulić

2 2. Versuch: Kräfte zwischen geriebenen Stäben Reibe einen drehbar gelagerten PVC-Stab mit einem leicht zerknüllten Blatt aus Pergamin-Papier. Nähere ihm einen zweiten PVC-Stab, der ebenfalls mit dem Pergamin-Papier gerieben wurde. Schreibe deine Beobachtungen auf und schlussfolgere! 3. Versuch: Wiederhole den vorherigen Versuch, indem du dem drehbar gelagerten und geriebenen PVC-Stab jetzt einen Stab aus Acryl-Glas näherst, welchen du zuvor auch mit dem Pergamin-Papier gerieben hast. Beobachte und schlussfolgere! P. Rendulić

3 4. Versuch: Wiederhole den vorherigen Versuch, indem du einem drehbar gelagerten und geriebenen Acryl-Glas-Stab einen zweiten Stab aus Acryl-Glas näherst, welchen du zuvor auch gerieben hast. Beobachte und schlussfolgere! 5. Zusammenfassung Durch intensives Reiben können bestimmte Körper elektrisch aufgeladen werden. Zwischen elektrisch geladenen Körpern wirken Kräfte. Diese können sich durch eine Anziehung oder eine Abstoßung der geladenen Körper bemerkbar machen. geriebene Körper beobachtete Kraftwirkung PVC-Stab und PVC-Stab Acryl-Glas-Stab und Acryl-Glas-Stab PVC-Stab und Acryl-Glas-Stab Aus den durchgeführten Versuchen können wir schlussfolgern, dass es zwei Arten von elektrischen Ladungen geben muss. Wir geben ihnen die Namen positive Ladung und negative Ladung. Wir wissen jedoch noch nicht, welche Ladungsart der geriebene PVC- oder Acryl-Glas-Stab trägt, ihre Polarität muss jedoch jeweils unterschiedlich sein. Gib für die folgenden Fälle die Kraftwirkung (Abstoßung oder Anziehung) an, die zwischen den geladenen Körpern herrscht. Trage an den geladenen Körpern auch Kraftpfeile ein! elektrische Ladungen beobachtete Kraftwirkung P. Rendulić

4 III. BESTIMMUNG DER POLARITÄT ELEKTRISCHER LADUNGEN Falls die Lampe der Bauform 2 benutzt wird, kann es schwierig, eventuell sogar unmöglich sein, zu erkennen, welche der beiden Elektroden aufleuchtet. Mit der Lampe 1 gelingt der Versuch jedoch ohne Problem. Zur Bestimmung der Polarität elektrischer Ladungen benutzt man eine Glimmlampe in Soffitenform. Dabei handelt es sich um ein mit Neon-Gas gefülltes Glasröhrchen, in dem 2 Metallelektroden angebracht sind. Eine der beiden Elektroden wird mit den Fingern gehalten. Mit der anderen Elektrode berührt man den elektrisch geladenen Körper. Dabei leuchtet dann die Elektrode, die der negativen Ladung zugewandt ist kurzzeitig orange auf. Gleichzeitig entlädt der geladene Körper sich. 1. Versuch: Untersuche, welchen Ladungstyp der mit Pergamin-Papier geriebene PVC- Stab trägt! 2. Versuch: Untersuche, welchen Ladungstyp der mit Pergamin-Papier geriebene Acryl- Glas-Stab trägt! 3. Versuch: Reibe einen aufgeblasenen Luftballon an einem Pullover oder T-Shirt. Untersuche mit der Glimmlampe, ob er sich elektrisch auflädt und welche Ladungsart er trägt! P. Rendulić

5 IV. DAS ELEKTROSKOP ZUM NACHWEIS ELEKTRISCHER LADUNGEN Strohhalm 1. Versuch: Baue mit dem vorhandenen Versuchsmaterial ein Elektroskop nach dem nebenstehenden Photo auf. Der Zeiger des Elektroskops besteht dabei aus einem Strohhalm, der mit einer kleinen Stecknadel drehbar gelagert wird. Streiche dann mehrmals mit dem geriebenen PVC-Stab über die Spitze des Elektroskops. Der PVC-Stab soll dabei gedreht werden. Durch diesen Vorgang kann die elektrische Ladung des Stabs auf das Elektroskop übertragen werden. Beobachte und schlussfolgere! Versuche zu erklären, warum der Zeiger des Elektroskops ausschlägt, wenn das Gerät eine elektrische Ladung trägt! Berühre jetzt einen metallischen Teil des Elektroskops mit einem Finger! Was stellst du fest? Erkläre! P. Rendulić

6 2. Versuch: Wiederhole den Versuch mit dem geriebenen Stab aus Acryl-Glas! Beobachte und schlussfolgere! 3. Versuch Klebe ein etwa 10 cm langes Stück TESA-Film auf eine Matallplatte, die an einem Kunststoffstiel befestigt ist. Der TESA-Film soll vorne 2 cm überstehen, sodass er später einfach entfernt werden kann. Berühre mit der Metallplatte das entladene Elektroskop! Beobachte und schlussfolgere! Ziehe den TESA-Film jetzt ruckartig von der Platte, ohne diese dabei zu berühren! Berühre jetzt mit der Metallplatte das Elektroskop! Beobachte und schlussfolgere! P. Rendulić

7 V. KRÄFTE ZWISCHEN EINEM ELEKTRISCH GELADENEN UND EINEM ELEKTRISCH NEUTRALEN KÖRPER - INFLUENZERSCHEINUNGEN 1. Versuch Lege einige kleine Papierstückchen (oder Styroporkugeln, oder kleine Wattebausche) auf den Tisch. Untersuche, ob die geriebenen Stäbe aus PVC oder Acryl-Glas die Papierstücke anziehen können! Beobachte und schlussfolgere! 2. Versuch Blase einen Luftballon auf. Reibe diesen dann an einem Pullover oder T-Shirt. Untersuche, ob der Ballon an deinen Haaren, an den Mauern des Saals, am Fenster haften bleibt! Beobachte und schlussfolgere! P. Rendulić

8 3. Versuch Lasse einen feinen Wasserstrahl aus dem Ausguss des Überlaufgefäßes langsam in ein Becherglas laufen. Nähere dem feinen Wasserstrahl dann einen geriebenen PVC-Stab, später einen geriebenen Acryl-Glas-Stab. Achte darauf, dass der Stab nicht nass wird! Beobachte und schlussfolgere! Anmerkung: um das Influenzverhalten zu verstehen bedarf es weiterer Kenntnisse, die später im Kursus erarbeitet werden. P. Rendulić

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