Lektion 06

Ladung, Influenz und Blitz

Positive und negative Ladung, Reiben, Influenz, Gewitter und Blitzableiter

PhysikPrüfungsrelevantca. 45 Min.Adaptiver Trainer

In 30 Sekunden

Ballon und Haar sind ungeladen: Sie haben gleich viel positive $(+)$ wie negative $(-)$ Ladung.

Nach dieser Lektion

Du kennst die zwei Arten von Ladung und sagst voraus, ob sich zwei geladene Körper anziehen oder abstossen.
Du erklärst mit Elektronen, wie ein Körper durch Reiben geladen wird, und zählst Ladungen.
Du erklärst mit Influenz, warum ein geladener Ballon ein ungeladenes Papier anzieht.
Du erklärst, wie ein Blitz entsteht und wie ein Blitzableiter ein Haus schützt.

An der Prüfung: Ladung und Influenz sind der Einstieg in die Elektrizität, gefragt wird vor allem Erklären. Physik ist an der FMS kein Fach der Abschlussprüfung: Die Note kommt aus den Prüfungen in der Klasse.

Schritt 2

Entdecken

Verschieb die Regler und löse die Aufträge. Achte darauf, was sich im Bild ändert; die Formel zeigt dir, warum.

Pfeile: wohin jede Kugel gezogen oder gestossen wird, länger heisst stärker.

Gleiche Ladungen: $A$ und $B$ stossen sich ab.

Ladung von

A

Ladung von

B

Abstand

d

$St a ¨ rke (Vergleich: + 1 und + 1 auf 8 cm)$

Gleiche Ladungen: $A$ und $B$ stossen sich ab.

Pfeile: wohin jede Kugel gezogen oder gestossen wird, länger heisst stärker.

Aufträge

0 von 3 geschafft

Lass $A$ und $B$ sich anziehen, beide geladen.
(offen)
Mach die Stärke 4-mal so gross wie bei $+ 1$ und $+ 1$ auf $8 cm$ .
(offen)
Mach $B$ ungeladen und $A$ geladen: Was passiert?
(offen)

Entdecke:

Verdopple die Ladung einer Kugel: Die Stärke verdoppelt sich. Halbiere den Abstand: Sie wird 4-mal so gross. Mach dann eine Kugel ungeladen: Auch sie wird angezogen, aber nur schwach und nur aus der Nähe.

Schritt 3

Verstehen

Das Wichtigste auf einen Blick.

1Zwei Arten von Ladung

Ladungen		Wirkung
	→	$stossen sich ab$
	→	$ziehen sich an$

Es gibt zwei Arten von Ladung: positiv $(+)$ und negativ $(-)$ .
Gleich sind auch $-$ und $-$ . Ungeladen heisst: gleich viel $+$ wie $-$ .
Je näher und je stärker geladen, desto stärker ziehen oder stossen sie sich.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

Vier geladene Kugeln: oben gleiche, unten ungleiche Ladungen.

Gleiche Ladungen stossen sich ab: Die Kugeln schwingen auseinander.

Ungleiche Ladungen ziehen sich an: Die Kugeln schwingen zueinander.

MerkeGleiche Ladungen stossen sich ab, ungleiche ziehen sich an.

Ladungen		Wirkung
$Ballon (-) und Ballon (-)$	→	$stossen sich ab$
$Ballon (-) und Haar (+)$	→	$ziehen sich an$

Zwei Ballone, beide am Haar gerieben: beide negativ.
Das Haar nach dem Reiben: positiv.
Je näher die zwei Ballone, desto stärker stossen sie sich ab.

Ballon (negativ) und Haar (positiv): Sie ziehen sich an.

MerkeGleiche Ladungen stossen sich ab, ungleiche ziehen sich an.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Zwei Arten von Ladung», Schritt 4

2Reiben und Anziehen

Alle Stoffe enthalten positive Ladung und negative Elektronen. Nur die Elektronen können wandern.
Beim Reiben wandern Elektronen von einem Körper zum anderen.
Wer Elektronen bekommt, wird negativ; wer welche abgibt, wird positiv.

Ballon und Haar sind ungeladen: je gleich viel $+$ wie $-$ .

MerkeBeim Reiben entsteht keine Ladung, sie wird nur verschoben.

Vorher: Ballon und Haar je $4$ -mal $+$ und $4$ -mal $-$ .
Beim Reiben wandern $2$ Elektronen vom Haar auf den Ballon.
Ballon: $4 - 6 = - 2$ , also negativ. Haar: $4 - 2 = + 2$ , also positiv.

Ungleiche Ladungen: Die Haare werden zum Ballon gezogen.

MerkeZusammen:

- 2 + 2 = 0

. Es ist gleich viel Ladung da wie vorher.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Zwei Arten von Ladung», Schritt 4

3Influenz

Influenz: Ein geladener Körper verschiebt die Ladungen in einem ungeladenen Körper, ohne ihn zu berühren.
Die Seite, die näher ist, bekommt die ungleiche Ladung und wird stärker angezogen.
Im Papier verschieben sich die Ladungen nur wenig, in Metall wandern Elektronen weit.

Ein negativer Ballon neben einem ungeladenen Stück Papier.

MerkeEin geladener Körper zieht auch ungeladene Körper an.

Eine leere Getränkedose aus Metall liegt neben dem negativen Ballon.
In Metall wandern die Elektronen ganz ans ferne Ende, die nahe Seite wird $+$ .
Die Dose rollt zum Ballon, obwohl sie ungeladen ist.

Die nahe Seite $(+)$ wird stärker angezogen: Die Dose rollt zum Ballon.

MerkeEin geladener Körper zieht auch ungeladene Körper an.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Influenz», Schritt 4

4Blitz und Blitzschutz

Haus		Blitz
	→	$trifft das Dach$
	→	$fliesst in den Boden$

In der Gewitterwolke reiben Eis und Wasser aneinander: Ihre Unterseite wird meist negativ.
Durch Influenz wird der Boden darunter positiv, am stärksten an hohen Spitzen.
Ein Blitz ist ein riesiger Funke, der die Ladungen ausgleicht.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

Eine Gewitterwolke über einem Baum (nicht massstäblich).

Die Ladung sucht ihren Weg durch das Haus: Es kann brennen.

Die Ladung fliesst über den Draht in den Boden, am Haus vorbei.

MerkeDer Blitzableiter gibt dem Blitz einen sicheren Weg: über Stange und Draht am Haus vorbei in den Boden.

Haus		Blitz
	→	$trifft das Dach$
	→	$fliesst in den Boden$

In der Wolke reiben Eis und Wasser aneinander, unten sammelt sich negative Ladung.
Ein einzelner Baum auf dem Feld ist die höchste Spitze: Dort ist der Boden am stärksten positiv.
Darum schlägt der Blitz oft in einzelne Bäume ein. Stell dich nie darunter.

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

Ein Blitz springt über und gleicht die Ladungen aus.

Die Ladung sucht ihren Weg durch das Haus: Es kann brennen.

Die Ladung fliesst über den Draht in den Boden, am Haus vorbei.

MerkeDer Blitzableiter gibt dem Blitz einen sicheren Weg: über Stange und Draht am Haus vorbei in den Boden.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Blitz und Blitzschutz», Schritt 4

Im Alltag

Wo dir das ausserhalb der Schule begegnet.

Türklinke

Nach dem Gehen auf dem Teppich bist du geladen (hier negativ).

Gehst du in Gummisohlen über einen Teppich, lädst du dich auf. Nahe der Türklinke verschiebt Influenz ihre Ladungen, ein Funke springt über, und du spürst einen kleinen Schlag.

Pullover ausziehen

Ein Wollpullover, ungeladene Haare.

Ziehst du einen Wollpullover über den Kopf, reibt er an den Haaren. Die Haare werden alle gleich geladen, stossen sich ab und stehen ab, manchmal knistert es dabei.

Staub auf dem Bildschirm

Ein Bildschirm, ringsum ein wenig Staub in der Luft.

Wischst du einen Bildschirm mit einem trockenen Tuch ab, lädt er sich auf. Danach zieht er ungeladene Staubkörner an, durch Influenz wie der Ballon das Papier.

Schritt 4

Musterbeispiele

Zu jeder Karte aus «Verstehen» ein Beispiel. Deck Schritt für Schritt auf und überlege dir jeden Schritt zuerst selbst.

Musterbeispiel

Ein Glasstab wird an einem Seidentuch gerieben. Vorher hatten beide je $10$ positive und $10$ negative Ladungen; beim Reiben wandern $3$ Elektronen vom Stab auf das Tuch. a) Welche Ladung haben Stab und Tuch danach? b) Ein Kunststoffstab ist nach dem Reiben negativ. Was geschieht, wenn du ihn nahe an den Glasstab hältst? Und was, wenn du zwei gleich geriebene Glasstäbe nahe zusammenbringst?

Glasstab und Seidentuch, vorher je $10$ positive und $10$ negative Ladungen.

Tippe oder wische auf der Grafik für den nächsten Schritt.

1
a) Zählen
Überlege zuerst selbst: Wie würdest du diesen Schritt machen?
2
Kontrolle
…
3
b) Gleich oder ungleich
…

Typische Fehler

✗
«Beim Reiben entsteht Ladung»: Sie wird nur verschoben. Zusammen bleiben die zwei Körper ungeladen.
✗
Nur geladene Körper würden angezogen: Durch Influenz werden auch ungeladene Körper angezogen.
✗
Positive Ladungen wandern: In festen Körpern wandern nur die Elektronen.

Prüfungstipp

Zähle bei Ladungsaufgaben $+$ und $-$ getrennt. Wer Elektronen bekommt, wird negativ; wer welche abgibt, wird positiv.

Schritt 5

Üben

Unendlich viele Aufgaben. Nach drei richtigen in Folge wird es schwerer, bei Fehlern wieder leichter. Hinweise bekommst du schrittweise, nicht sofort die ganze Lösung.

Schritt 6

Prüfungsniveau

Aufgaben mit mehreren Teilaufgaben und Punkten, aufgebaut wie eine Klassenprüfung. Du siehst sie mit einem kostenlosen Konto.

Hilfsmittel: Taschenrechner und Formelsammlung.

2 Aufgaben auf Prüfungsniveau

Ballon und Pullover
Ladungen und Gewitter

Mit einem Gratis-Konto siehst du die Aufgaben. Lösungswege gibt es im Abo.

Gratis-Konto erstellen

Schritt 7

Selbstcheck: Wie sicher bist du?

Sei ehrlich zu dir. Nur so zeigen wir dir, was du als Nächstes üben solltest.

Du kennst die zwei Arten von Ladung und sagst voraus, ob sich zwei geladene Körper anziehen oder abstossen.
Du erklärst mit Elektronen, wie ein Körper durch Reiben geladen wird, und zählst Ladungen.
Du erklärst mit Influenz, warum ein geladener Ballon ein ungeladenes Papier anzieht.
Du erklärst, wie ein Blitz entsteht und wie ein Blitzableiter ein Haus schützt.

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Schritt 8

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