Elektrostatik Ladungstrennung

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Verena Behr, Julia Lämmer

Physik an Stationen Spezial Elektrizität

www.auer-verlag.de

Auer macht Schule Mit Stationentraining gezielt üben –

Anforderungen des Lehrplans Physik erfüllen

Mit der Stationen-Reihe trainieren Ihre Schüler gleichzeitig methodische und inhaltliche Lernziele. Die handlungsorien

tierte Arbeit an Sta

tionen fördert das

selbstständige Lernen jedes einzelnen Schülers. Durch die Vielfalt der Aufgaben- stellungen und damit auch der L

ösungswege lernen alle Schüler tr otz unter-

schiedlichster Lernvoraussetzungen besonders nachhaltig

. Die Inhalte der

einzelnen Stationen decken das Thema „Elektrizität“ grundlegend ab.

So gelingt es Ihnen, Methoden lernen sinnvoll in Ihren Unterricht zu integrieren!

Die Materialien sind auch für fachfremd unterrichtende Lehrer geeignet.

Die Themen:

Magnetismus – Elektrostatik / Ladungstrennung – Grundlagen der Elektrizität – Schaltungen

Der Band enthält:

9 oder 10 Stationen pro Themenbereich

insgesamt über 40 Arbeitsblätter als Kopiervorlagen einen umfangreichen Lösungsteil

Die Autorinnen:

Verena Behr – ^{Haupt- u}^{nd Realsc}

hullehrerin für Physik und Mathematik Julia Lämmer – ^{Haupt- u}^{nd Realsc}

hullehrerin für Physik und Mathematik

Weitere Titel aus dieser Reihe:

Physik an Stationen

Chemie an Stationen

Bestell-Nr. 06342

Bestell-Nr. 06804

Mathe an Stationen – Klasse 7

Bestell-Nr. 06418

Bestell-Nr. 06589

Bestell-Nr. 06694

Bestell-Nr. 06771

Sekundarstufe I

Mit Kopiervorlagen

ISBN 978-3-403-07155-6

Verena Behr Julia Lämmer

Physik

an Stationen

Elektrizit ät

SPEZIAL

9 7 8 34 03 07 1 5 5 6

7155_Physik an Stationen_SPEZIAL-Elektrizitaet.indd 1

31.07.13 17:39

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Physik an Stationen Spezial Elektrizität

Elektrostatik Ladungstrennung

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Übungsmaterial zu den Kernthemen des Lehrplans

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Materialaufstellung und Hinweise

Die Schüler erhalten jeweils ein Exemplar des Laufzettels „Magnetismus“. Die Stationen 1 bis 10 sind in entsprechender Anzahl zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten zur Verfügung gestellt werden.

S. 8 Station 1 Wirkung eines Magneten: Würfel, Radiergummi, Büroklammer, Kordel, Stricknadel, Schlüssel, Holzstäbchen, Gummi, Nagel, Stein, Stabmagnet, Kupferdraht, 1-Cent-Münze S. 9 Station 2 Wirkung der magnetischen Kraft: Papier, Pappe, Glasscheibe, Kupferblech, Eisenblech,

Hufeisenmagnet, Büroklammer

S. 10 Station 3 Magnetfeld eines Stabmagneten: Stabmagnet, Wasserschale, Nähnadel, Korken- scheibe

S. 11 Station 4 Darstellung magnetischer Feldlinien: Pappe, Papier, Stabmagnet, Eisenspäne, Sprühkleber

S. 12 Station 5 Ist nur ein Magnet magnetisch?: Stabmagnet, Stricknadel, Holzstab, Gummistab, 10 Büroklammern

S. 13 Station 6 Gegensätze ziehen sich an: 2 Stabmagnete, 2 Experimentierwagen, Eisen, Kupfer S. 14 Station 7 Unendliche Wirkung?: Stabmagnet, Büroklammer, Lineal, Papier

S. 15 Station 8 Buchstabensalat: –

S. 16 Station 9 Elementarmagnete: Physikbuch, Schülerduden „Physik“

S. 17 Station 10 Magnetfeld der Erde: Physikbuch, Schülerduden „Physik“

Die Schüler erhalten jeweils ein Exemplar des Laufzettels „Elektrostatik / La dungstrennung“.

Die Stationen 1 bis 9 sind in entsprechender Anzahl zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten zur Verfügung gestellt werden.

S. 20 Station 1 Ladung durch Reibung: 2 Luftballons mit Schnüren, Kunststofflineal, Tuch, Papier- schnipsel, OHP-Folie

S. 22 Station 2 Wie sind alle Stoffe aufgebaut?: Nachschlagewerk, Physikbuch

S. 23 Station 3 Das Elektroskop: Elektroskop, Hartgummistab, Fell (Wollmütze / -schal), Lineal S. 24 Station 4 Ladungsausgleich: Nachschlagewerk, Physikbuch

S. 25 Station 5 Wie funktioniert ein Polprüfer?: Polprüfer, Kunststofflineal, Wolltuch, Physikbuch S. 26 Station 6 Wie verhalte ich mich bei Gewitter?: Nachschlagewerk, Physikbuch

S. 27 Station 7 Der Kopierer: Nachschlagewerk, Physikbuch

S. 28 Station 8 Puzzle: evtl. Kärtchen ausschneiden und laminieren, in einer Dose oder Schachtel bereit- halten

S. 29 Station 9 Der schräge Wasserstrahl: Hartgummistab, Fell, Wasserleitung mit Hahn

Magnetismus

Elektrostatik / Ladungstrennung

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V. Behr / J. Lämmer: Physik an Stationen Spezial: Elektrizität © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth

Station 00

Elektrostatik / Ladungstrennung

Name:

Arbeitsanweisung

Laufzettel für

Stations-

nummer Titel der Station erledigt kontrolliert

1 Ladung durch Reibung

2 Wie sind alle Stoffe aufgebaut?

3 Das Elektroskop

4 Ladungsausgleich

5 Wie funktioniert ein Polprüfer?

6 Wie verhalte ich mich bei Gewitter?

7 Vertiefungsstation 1: Der Kopierer

8 Vertiefungsstation 2: Puzzle

9 Vertiefungsstation 3: Der schräge Wasserstrahl

1. Lies zunächst die komplette Anweisung der Station durch, bevor du sie ausführst.

2. Verlasse die Station so, wie du sie vorgefunden hast.

3. Hake eine bearbeitete Station auf dem Laufzettel ab.

4. Lass dir Zeit. Laufzettel bedeutet nicht, dass du möglichst viel in kurzer Zeit im Dauerlauf abarbeiten sollst.

5. Notiere die Lösungen wie angegeben entweder in deinem Physikordner oder direkt auf dem Arbeitsblatt und hefte die Arbeitsblätter ordentlich ab.

6. Arbeitet im Flüsterton.

7. Nicht drängeln!

Laufzettel

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Ladung durch Reibung

Name:

Station 1

Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung und Dokumentation

Führe die vier Experimente durch.

1. Nimm die Folie und halte sie an dein T-Shirt. Lass dann die Folie los.

2. Reibe die Folie kräftig an deinem T-Shirt. Lass dann die Folie los.

Was passiert?

1. Blase einen der beiden Luftballons auf.

2. Reibe den Luftballon an den Haaren deines Experimentierpartners.

3. Bewege dann den Luftballon langsam vom Kopf weg.

Was passiert?

1. Reibe das Kunststofflineal an dem Tuch.

2. Zerreiße ein Blatt Papier in kleine Teile.

3. Halte nun das Lineal über die Papierschnipsel.

Was passiert?

1. Experiment

2. Experiment

3. Experiment

Material

2 Luftballons mit Schnüren, Kunststofflineal, Tuch, Papier oder Papierschnipsel, OHP-Folie

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V. Behr / J. Lämmer: Physik an Stationen Spezial: Elektrizität © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Elektrostatik / Ladungstrennung 1. Blase nun auch den zweiten Luftballon auf.

2. Befestige an beiden Luftballons eine Schnur und halte die Luftballons nebeneinander.

3. Dein Partner reibt nun an beiden Luftballons mit einem Tuch. Lass dann die Luftballons los.

Was passiert?

4. Reibe nun beide Luftballons aneinander.

Was passiert?

Zeichne deine Beobachtungen in der Skizze ein.

Auswertung

Was kannst du über die elektrische Ladung sagen?

4. Experiment

Ladung durch Reibung

Name:

Station 1

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22

Wie sind alle Stoffe aufgebaut?

Name:

Station 2

Frage / Aufgabe

Lies dir den folgenden Text aufmerksam durch.

Dokumentation

1. Beschrifte das Atommodell und ergänze Protonen und Elektronen, sodass ein elektrisch neutrales Atom entsteht.

2. Fasse den obigen Text in drei Merksätzen zusammen.

Seit 500 v. Chr. machten sich die Menschen darüber Gedanken, wie einzelne Stoffe aufgebaut sind. Demokrit vertrat die Meinung, dass sie aus kleinsten unteilbaren Teilchen aufgebaut sein müssten. Diesen Teilchen gab er den Namen Atome (aus dem Griechischen: „unteilbar“).

Atomphysiker haben erforscht, wie ein Atom aufgebaut ist. Ein Atom besteht

aus einem Atomkern und einer Atomhülle. Im Atomkern befinden sich die positiv geladenen Teilchen, die Protonen genannt werden. In der Atomhülle befinden sich die negativ geladenen Teilchen, die Elektronen genannt werden. Ein Atom enthält die gleiche Anzahl positive und negative Teilchen, sodass es nach außen hin elektrisch neutral ist.

Material

Nachschlagewerk, Physikbuch

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V. Behr / J. Lämmer: Physik an Stationen Spezial: Elektrizität © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Elektrostatik / Ladungstrennung

Das Elektroskop

Name:

Station 3

Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung

1. Berühre mit dem Hartgummistab den Metallteller (Elektroskopkopf).

2. Reibe den Hartgummistab an dem Fell. Berühre dann mit dem Hartgummistab den Metallteller.

3. Lade den Hartgummistab erneut mithilfe des Fells auf und nähere ihn dem Metallteller (Elektros- kopkopf) an, ohne das Elektroskop zu berühren.

Beobachtung

Bei welchem Abstand bemerkst du eine Veränderung?

Dokumentation

1. Beschrifte das oben abgebildete Elektroskop. Nimm hierzu dein Physikbuch zu Hilfe.

2. Wie könnte man das Elektroskop auch nennen?

3. Notiere deine Beobachtungen. Beschreibe, was bei der Berührung Hartgummistab – Metallteller (Elektroskopkopf) passiert.

Material

Elektroskop, Hartgummistab,

Fell (Wollmütze / -schal), Lineal

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24

Frage / Aufgabe

Lies den folgenden Lückentext und fülle die Lücken mit dem jeweils passenden Wort. Die einzuset- zenden Wörter sind in dem Kasten angegeben. Du darfst jedes Wort nur ein Mal verwenden.

kleinen elektrischen Schlag • übergehen • Ladungsausgleich freien Elektronen • elektrisch aufgeladen • negativ • Teppich

ungeladene Person • Elektronen • berührst • übertragen positiv • kleinen elektrischen Schlag

Der Ladungsausgleich

Hast du schon mal einen bekommen, als du ei-

nen Mitschüler berührt hast? Dies passiert dann, wenn du dich

hast, indem du z. B. über einen ge-

laufen bist. Während du als über den Teppich

gelaufen bist, sind über deine Schuhsohlen auf den Teppich worden. Dabei wird der Teppich durch den Elektronenüber- schuss aufgeladen, du hingegen bist durch den Elektronen-

mangel geladen.

Wenn du nun deinen Mitschüler ,

findet ein statt. Das

bedeutet, dass die

von deinem Mitschüler auf dich und du einen

bekommst.

Ladungsausgleich

Name:

Station 4

Material

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Wie funktioniert ein Polprüfer?

Name:

Station 5

Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung

1. Reibe das Kunststofflineal an dem Tuch.

2. Berühre das Lineal mit dem Polprüfer.

Beobachtung

Was passiert, wenn du das Lineal mit dem Polprüfer berührst?

Dokumentation

1. Beschrifte den oben abgebildeten Polprüfer. Nimm hierzu dein Physikbuch zu Hilfe.

2. Was genau leuchtet bei dem oberen Versuch an dem Polprüfer auf? Erkläre, was hier passiert.

Auswertung

Wofür braucht man einen Polprüfer? In welchem Beruf kann er überlebenswichtig sein?

Material

Polprüfer, Kunststofflineal, Wolltuch,

Physikbuch

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26

Wie verhalte ich mich bei Gewitter?

Name:

Station 6

Aufgabe

Formuliere zu jedem Bild eine Regel, wie du dich bei Gewitter verhalten sollst.

Bilder / Situation Regel

Bei einem Gewitter sollte man sich auf einem freien Feld aufhalten.

Material

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Der Kopierer

(Vertiefungsstation)

Name:

Station 7

Information

Frage / Aufgabe

Sieh dir die folgende Darstellung eines Kopierers genau an und ordne den Begriffen die richtige Zahl der Abbildung zu. Die nötigen Informationen findest du in dem Infotext.

So funktioniert ein Kopierer

Im Inneren des Kopierers befindet sich eine Trommel. Diese ist negativ aufgeladen. Auf diese Trommel ist eine Schicht aus Selen aufgetragen, die nur im Hellen leitet. Legt man nun ein Blatt Papier auf die Glasfläche, so wird dieses durch eine sich bewegende Lichtquelle auf die Trommel übertragen. Die Übertragung erfolgt über eine Anordnung von Spiegeln. An den Stel- len (weiße Flächen auf dem Blatt Papier), an denen Licht auf die Trommel auftrifft, wird diese entladen. Das heißt, die Trommel ist nur noch an den Stellen negativ geladen, an welchen das Original schwarz war. Die Trommel wird jetzt mit Toner beschichtet. Das positive Tonerpulver bleibt an den negativ geladenen Stellen der Trommel haften. Das Tonerpulver wird auf das negativ geladene Papier übertragen und durch erhitzte Fixierwalzen auf das Papier eingebrannt.

Material

Glasfläche:

Lichtquelle:

Schicht aus Selen:

Trommel:

Toner:

Spiegel:

Fixierwalzen:

1

2

6 3

4 5

7 7