Statische Elektrizität

Präsentation zum Thema: "Statische Elektrizität"—  Präsentation transkript:

1 Statische Elektrizität

2 Statische Elektrizität
Bei der statischen Elektrizität werden unbewegte Ladungen betrachtet!

3 Statische Elektrizität
Wie entstehen Blitze?

4 Statische Elektrizität
Versuch: Kunststoffstäbe und Plexisglasstäbe werden mit einer Wollsocke gerieben. Dann werden die Stäbe über Papierschnipsel gehalten. Beobachtung: Die Papierschnipsel werden angezogen und bleiben teilweise an den Kunststoffstäben hängen.

5 Statische Elektrizität
Versuch: Kunststoffstäbe und Plexiglasstäbe werden mit einer Wollsocke gerieben. Dann wird eine Glimmlampe an die Stäbe gehalten. Beobachtung: In der Glimmlampe ist ein kurzer Lichtblitz zu sehen.

6 Statische Elektrizität
Erklärung: Durch die Reibung werden die Kunststoffstäbe geladen. Die Ladungsart (positiv oder negativ) richtet sich nach der Art des Stabs. (positiv) geladen ungeladen/neutral (negativ) geladen

7 Statische Elektrizität
Erklärung (Fortsetzung): Die geladenen Stäbe ziehen die Papierschnipsel an, da diese durch die Annäherung der geladenen Stäbe einseitig geladen werden (dazu später mehr). Über die Glimmlampe entladen sich die Stäbe, wobei die Entladung als Lichtblitz sichtbar wird.

8 Statische Elektrizität
Zusammenfassung: Materie kann neutral oder geladen sein. Die Ladung kann sowohl negativ (Elektronenüberschuss) als auch positiv (Elektronenmangel) sein. Im geladenen Zustand wird ein Ladungsausgleich angestrebt (Materie möchte wieder neutral werden). Ladung wirkt auf Abstand (Anziehung von Papier, Haaren, ...).

9 Die Glimmlampe Eine Glimmlampe besteht aus einer Glasröhre, die mit Gas gefüllt ist. In der Glasröhre befinden sich zwei Drähte, die sich nicht berühren. Diese Drähte sind mit Metallkappen am Ende der Glasröhre verbunden (Anschlüsse).

10 Die Glimmlampe Erklärung:
Eine Glimmlampe wird auf einer Seite mit der Ladung verbunden. Wie immer wird ein Ladungsausgleich angestrebt. Die Ladung schafft es über die kurze Strecke, das Gas zu ionisieren. Das Gas wird also selbst aufgeladen.

11 Die Glimmlampe Erklärung (Fortsetzung):
Die Aufladung des Gases sorgt dafür, dass von den Gasatomen Licht abgegeben wird. Das Gas ist dann wieder neutral und der Vorgang kann erneut starten.

12 Die Zusammenfassung Was bedeuten die bisherigen Feststellungen für die Frage nach der Entstehung der Blitze? Wie entstehen Blitze? → 10 Minuten Zeit, in der Gruppe eine Antwort zu erarbeiten.

13 Wie entstehen Blitze? Die Ladungstrennung erfolgt in erster Linie durch das Verdunsten und die Kondensation von Wasser als Wolken. Das Wasser transportiert die Ladungen auch innerhalb der Wolken.

14 Wie entstehen Blitze? Sind die Ladungen erst einmal getrennt, dann kommt es auf den Zufall an. Einige Blitze entstehen so innerhalb der Wolken, andere reichen bis zur Erdoberfläche.

15 Wie entstehen Blitze? Entsteht erst einmal ein Blitz innerhalb der Wolke, dann werden sehr viele positive Ladungsträger an der Erdoberfläche angezogen. Damit kann dann endgültig der Ladungsausgleich erfolgen. Dieser ist dann aber nur von kurzer Dauer und der Vorgang wiederholt sich.

16 Das Elektroskop Begriffserklärung
Ein XY-Skop ist ein Betrachter, da die Endung „skop“ vom griechischen „skopere“ abgeleitet ist, was so viel wie „betrachten“ bedeutet. So wie ein Mikroskop dem Betrachten kleiner Objekte dient, ist ein Elektroskop ein Ladungsbetrachter. Mit einem Elektroskop lassen sich auch kleine Ladungen nachweisen.

17 Das Elektroskop Aufbau
Das Elektroskop besteht aus einer Basisplatte (nicht leitfähig), einem Träger (leitfähig) und einem Zeiger (leitfähig). Besonders empfindliche Varianten sind in ein Gehäuse eingebaut, welches von Glas umgeben ist.

18 Das Elektroskop Funktion
Die Funktion des Elektroskops basiert auf einem einfachen Prinzip. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab! Wird das Elektroskop geladen, dann verteilen sich die Ladungen auf den Träger und den Zeiger. Diese gleichnamigen Ladungen stoßen sich ab und der Zeiger bewegt sich.

19 Das Elektroskop Funktion
Mit einem Elektroskop lässt sich nicht unter- scheiden, ob es sich um positive oder negative Ladungen handelt.

20 Untersuchung von Ladungen
Fragen zu Ladungen Kann man Ladungen speichern? Kann man Ladungen transportieren? Wo befinden sich die Ladungen bei einem Objekt/Körper? Warum wirkt Ladung auf Abstand? Was bedeutet das?

21 Untersuchung von Ladungen
Kann man Ladungen speichern? Ja, Ladungen können gespeichert werden. Beweis: Ein Elektroskop wird aufgeladen. Der Zeigerausschlag bleibt bestehen, bis das Elektroskop wieder entladen wird. Bei hoher Luftfeuchtigkeit kann man die Entladung beobachten.

22 Untersuchung von Ladungen
Kann man Ladungen transportieren? Ja, man kann Ladungen transportieren. Beweis: Ein Elektroskop wird aufgeladen. Mit einem Metallstab werden Ladungen von dem geladenen Elektroskop auf ein ungeladenes übertragen. Dort erfolgt dann ebenfalls ein Zeigerausschlag.

23 Untersuchung von Ladungen
Wo befinden sich die Ladungen bei einem Objekt/Körper? Die Ladungen befinden sich immer außen. Das Innere eines Objekts/Körpers ist immer ladungsfrei! Beweis: Ein Elektroskop wird aufgeladen. Von einem Aluminiumtopf werden innen und außen Ladungen aufgenommen. Nur außen sind große Ladungsmengen zu finden.

24 Untersuchung von Ladungen
Gleichnamige Ladungen stoßen sich gegenseitig ab. Daher ordnen sie sich außen an einem Objekt an. - - - - - - - - - - - -

25 Untersuchung von Ladungen
Warum wirkt Ladung auf Abstand? Was bedeutet das? Ladungen erzeugen ein elektrisches Feld. Dieses wirkt auf Abstand und auch hier gilt: gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Das elektrische Feld sorgt dafür, dass die zuvor gleichmäßig angeordneten Ladungen in einem Objekt sich trennen (→ Influenz). Entfernt man das elektrische Feld wieder, kehrt das Objekt in den ungeladenen Zustand zurück.

26 Ladungstransport etwas anders
Versuch: Zwei große Metallkugeln werden aufgeladen und ein Stück Watte auf eine der Kugeln fallen gelassen.

27 Ladungstransport etwas anders
Beobachtung: Die Watte springt zwischen den beiden Kugeln hin und her.

28 Ladungstransport etwas anders
Auswertung: Die Watte, die auf eine der Kugeln fällt, wird von dieser ebenfalls geladen (z.B. positiv). Eine der Kugeln ist positiv – die andere negativ geladen. Diese Ladung wird nun von der ebenfalls positiv geladenen Kugel abgestoßen und von der negativ geladenen Kugel angezogen. Nun wird die Watte wieder umgekehrt geladen (im Beispiel negativ) und der Vorgang beginnt wieder neu. negativ geladen positiv geladen - +