Elektroskop und elektrisch geladene Körper
8. Klasse
elektrischer Strom und elektrische Ladung
Datum:
Name: M 1
Verfasser: M.Kowalczyk
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Ein Stab aus Kunststoff wird kräftig in einem Lederlappen gerieben. Im Anschluss daran wird dieser Stab an die Kontaktfläche eines Elektroskops gehalten (siehe Abbildung 1). Daraufhin dreht sich der Zeiger des Elektroskops vom Elektroskopkörper weg.
Abbildung 1: grober Aufbau eines Elektroskops (blau) mit an der Kontaktfläche anliegendem Kunststoffstab (rot)
Wenn dieser Versuch das erste Mal durchgeführt wird, stellen sich möglicherweise folgende Fragen:
Was passiert beim Reiben des Stabes im Lappen / in einem Tuch?
Wozu dient ein Elektroskop?
Was passiert, wenn der Lappen statt des Stabes ans Elektroskop gehalten wird?
…
Um diese oder ähnliche Fragen klären zu können, muss ein gewisses Grundverständnis für den Aufbau von Atomen, aus denen letztendlich alle Stoffe aufgebaut sind, vorhanden sein.
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Den Atomaufbau kann man mithilfe von Modellen einfach darstellen. Ein einfaches und für diese Betrachtungen günstiges Modell ist das „Bohr’sche Atommodell“ (auch: „Schalenmodell“ genannt).
Nachfolgend ist das Bohr’sche Atommodell von einem Silicium-Atom dargestellt.
Abbildung 2: Bohr’sches Atommodell vom Silicium-Atom
Die Elektronen sind einfach elektrisch negativ geladene Teilchen.
Die Protonen sind einfach elektrisch positiv geladene Teilchen.
Die Neutronen sind elektrisch neutrale (ungeladene) Teilchen.
Für Atome kann man aus dem Periodensystem der Elemente (PSE) viele wichtige Informationen herauslesen. Da Atome insgesamt elektrisch neutral sind, weiß man, dass die Anzahl von Protonen und Elektronen gleich sein muss. Diese Anzahl entspricht der Ordnungszahl (auch Protonenzahl), die im PSE für jedes Atom angegeben ist.
Für Silicium ist die Ordnungszahl „14“, es hat also 14 Protonen und 14 Elektronen
Elektroskop und elektrisch geladene Körper
8. Klasse
elektrischer Strom und elektrische Ladung
Datum:
Name: M 1
Verfasser: M.Kowalczyk
An der Periode, der Zeile in der das jeweilige Atom im PSE steht, kann die Anzahl an besetzten Elektronenschalen abgelesen werden.
Silicium steht in der dritten Periode, es hat also drei besetzte Elektronenschalen.
Die Hauptgruppennummer, die Spalte in der das jeweilige Atom im PSE steht, gibt die Anzahl an Elektronen auf der äußersten Elektronenschale (Außenelektronen) an.
Silicium steht in der vierten Hauptgruppe, es hat also vier Außenelektronen.
Um die Anzahl der Neutronen zu bestimmen, muss die Differenz aus der gerundeten Atommasse, die man ebenfalls im PSE ablesen kann, und der Ordnungszahl gebildet werden.
Silicium hat eine gerundete Atommasse von 28 u, es hat also 14 Neutronen ( ).
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Körper, Stoffe und Materialien sind aus unzähligen Teilchen (Atomen und Molekülen) aufgebaut. Wenn die Anzahl von Protonen und Elektronen in einem Körper identisch ist, ist dieser elektrisch ungeladen (elektrisch neutral). Ist die Anzahl von Elektronen und Protonen eines Körpers unterschiedlich, so ist dieser Körper elektrisch geladen.
Man spricht von einem elektrisch negativ geladenen Körper, wenn ein Elektronenüberschuss vorhanden ist (es sind mehr Elektronen als Protonen vorhanden).
Von einem elektrisch positiv geladenen Körper spricht man, wenn ein Elektronenmangel vorliegt (es sind weniger Elektronen als Protonen vorhanden).
Körper können auch durch Reibung elektrisch aufgeladen werden, dabei gehen Elektronen vom einen Körper auf den anderen Körper über. Bei diesem Elektronenübergang bleibt anschließend ein Körper mit einem Elektronenmangel (elektrisch positiv geladen) und ein Körper mit einem Elektronenüberschuss (elektrisch negativ geladen) zurück.
Aufgaben:
1. Finde passende Teilüberschriften!
2. Gib das Verhältnis der Anzahl von Protonen zu Elektronen in einem elektrisch ungeladenen (neutralen) Kunststoffstab an!
3. Erkläre grob wie sich dieses (unter 2. von dir genannte) Verhältnis beim Reiben des Stabes im Lederlappen verändert!
4. Stelle eine Vermutung auf, wozu ein Elektroskop verwendet wird!
(Hinweis: Ein Stab, der nicht mit einem Lederlappen gerieben wurde, verursacht keine Bewegung des Zeigers vom Elektroskop)
5. Finde (im Internet, in Büchern oder in Gesprächen mit Verwandten und Bekannten) eine Definition für ein „Elektroskop“!
