elektrisches Feld 8. Klasse
elektrischer Strom und elektrische Ladung
Datum:
Name: M 2
Quellen: Universum Physik – Berlin/Brandenburg 7/8; Cornelsen Schulverlage GmbH Berlin Verfasser: M.Kowalczyk
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Elektrisch geladenen Körper üben Kräfte aufeinander aus, wobei es entscheidend ist, ob beide Körper gleich, entgegengesetzt oder einer von beiden gar nicht elektrisch geladen ist.
Man spricht von einem elektrisch geladenen Körper, wenn die Anzahl an elektrisch positiven Ladungen und elektrisch negativen Ladungen nicht gleich ist. Die Anzahl der elektrischen Ladungen wird durch die Protonen und Elektronen (früher auch als Elementarteilchen bezeichnet) beeinflusst.
Bei einem elektrisch positiv geladenen Körper gibt es einen Elektronenmangel und bei einem elektrisch negativ geladenen Körper einen Elektronenüberschuss.
Elektrisch gleich geladene Teilchen (oder Körper) stoßen einander ab, elektrisch entgegengesetzte geladene Teilchen (oder Körper) ziehen einander an. Man spricht dabei von elektrostatischer Anziehung bzw. Abstoßung.
Abbildung 1: Wechselwirkung zwischen elektrisch geladenen Körpern
Die von einem elektrisch geladenen Körper ausgehenden elektrostatischen Kräfte sind auf das elektrische Feld zurückzuführen, welches einen jeden elektrisch geladenen Körper umgibt. Zur Veranschaulichung dieses Feldes wird das Feldlinienmodell verwendet.
Beim Feldlinienmodell sollen die Feldlinien die elektrische Feldstärke verdeutlichen. Die Richtung der Feldlinien wird durch Pfeilspitzen auf den
Linien verdeutlicht. Dabei zeigen die Pfeilspitzen immer in die Richtung der Kraft, die auf einen elektrisch positiv geladenen Körper wirkt (also immer weg vom elektrischen Pluspol). Feldlinien schneiden sich nie und treten immer senkrecht zur Oberfläche der Ladung aus bzw. ein.
Der Abstand der Feldlinien zueinander steht für den Betrag der jeweiligen Feldstärke (großer Abstand → kleine Feldstärke).
Verlaufen alle Feldlinien parallel zueinander im gleichen Abstand, spricht man von einem homogenen Feld. Sollten alle Feldlinien zu einem einzigen Punkt verlaufen und dementsprechend die Radien in einem beliebig ausgedehnten Kreis bilden, spricht man von einem Radialfeld. Dieses ist ein Sonderfall eines inhomogenen Feldes.
Abbildung 2: a) elektrisch positiv geladene Kugel b) elektrisch positiv geladene Platte gegenüber einer elektrisch negativ geladenen Platte c) zwei gegenüberliegende elektrisch positiv geladene Kugeln
Wird ein elektrisch geladener Körper in die Nähe eines elektrisch ungeladenen Körpers gehalten, ohne ihn dabei zu berühren, wirken die elektrostatischen Kräfte selbstverständlich auch. Sie können zu einer temporären (zeitlich begrenzten) oder dauerhaften Trennung oder Verschiebung der Ladungsträger im elektrisch ungeladenen Körper führen.
Im Fall einer deutlichen Trennung über größere Strecken spricht man von a) b) c)
+ + - + +
elektrisches Feld 8. Klasse
elektrischer Strom und elektrische Ladung
Datum:
Name: M 2
Quellen: Universum Physik – Berlin/Brandenburg 7/8; Cornelsen Schulverlage GmbH Berlin Verfasser: M.Kowalczyk
elektrischer Influenz (nur in elektrisch leitfähigen Materialien). In elektrisch nicht leitfähigen Materialien können Ladungsträger durch ein äußeres elektrisches Feld, ohne Berührung, nur über kurze Strecken (Abstand von Atomen) verschoben werden, man spricht dann von Polarisation.
Elektrische Ladungsträger können sich also bewegen. Wenn sich diese Ladungsträger und damit auch die elektrischen Ladungen in einem Material frei bewegen können, spricht man von einem elektrisch leitfähigen Material.
Die Bewegung von elektrischen Ladungen von einem elektrisch geladenen Körper zu einem entgegengesetzt elektrisch geladenen Körper bezeichnet man als elektrischen Strom.
Aufgaben:
1. Finde passende Teilüberschriften!
2. Trage mithilfe von passenden Symbolen ( + und - ) mögliche elektrische Ladungen in die elektrisch geladenen Körper in Abbildung 1 ein, die die Wechselwirkungen zwischen den jeweiligen Körpern erklären können!
3. Zeichne die Feldlinienmodelle (also die Feldlinien) zu den Körpern in den Abbildungen 2 a – c ! (Nutze gegebenenfalls Bücher oder das Internet als Hilfestellung.)
Hinweis: Zeichne die Feldlinien mit Bleistift so ein, wie du es laut Text verstanden hast. Verglichen wird nächste Woche, fehlerhafte Feldlinienmodelle werden dann korrigiert.
4. Ordne die gezeichneten elektrischen Felder den Begriffen homogenes und inhomogenes Feld zu!
5. Erkläre deine Zuordnung unter 4!
6. Versuche mit Luftballons:
a. Puste einen Luftballon möglichst voll auf und knote ihn zu!
b. Reibe den Luftballon (ohne ihn zum Platzen zu bringen) für mindestens zehn Sekunden an einem Teppich, einem Pullover, einem weichen Handtuch oder Ähnlichem!
c. Halte den geriebenen Ballon in die Nähe deiner Haare (oder den Haaren eines Mitbewohners!
d. Halte den geriebenen Ballon an deinen Körper und lasse ihn los!
e. Halte den geriebenen Ballon an eine Wand und lasse ihn los!
f. Notiere jeweils in kurzen Sätzen, was du bei den Versuchen „c“, „d“ und
„e“ beobachtet hast!
