Wenn die Haare beim Kämmen am Kamm kleben bleiben, ist elektrostatische Aufladung die Ursachen. Doch was passiert da genau? Dazu stelle ich einen Versuch vor, erkläre das elektrostatische Grundgesetz, das Elektroskop, elektrische Ladung, elektrische Kräfte. Und schließlich schauen wir uns an, was bei Gewitter passiert.
Versuch zur elektrostatischen Aufladung:
Wir hängen Stäbe aus Kunststoff oder Plexiglas so auf, dass sie sich drehen können. Damit demonstrieren wir das elektrostatische Aufladung. Der mit Wolle negativ geladene Kunststoff stößt andere negativ geladene Kunstoffstäbe ab. Aber er zieht positiv geladene Plexiglasstäbe an.
Elektrostatisches Grundgesetz:
Gleichnamige elektrische Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige elektrische Ladungen ziehen sich an. Dabei entsteht elektrostatische Aufladung.
Gibt es ein Messgerät um elektrische Ladungen nachzuweisen?
Wie funktioniert ein Elektroskop?
Ein Elektroskop beruht auf dem elektrischem Kraftgesetz. In einem Metallgehäuse ist isoliert ein Metallstab eingeführt. An diesem ist ein leicht beweglicher Metallzeiger angebracht. Wenn wir Ladung aufbringen, so verteilt diese sich gleichmäßig über Metallstab und Zeiger. Je nach Menge der aufgebrachten Ladung schlägt der Zeiger dann aus, da gleiche Ladungen sich abstoßen.
So lässt sich mit dem Elektroskop Ladung messen.
Zusammenfassung:
Man kennt zwei Arten von Elektrizität, positive und negative. Wenn man Elektrizität als Ladung auf einen Metallkörper bringt, so verteilt sie sich auf diesem, weil er leitet. Dagegen sitzt auf Isolatoren aufgebrachte Elektrizität ziemlich fest.
Also sehen wir: Zwischen elektrisch geladenen Körpern wirken Kräfte:
Gleichnamig geladene Körper stoßen sich ab, ungleichnamig geladene ziehen sich dagegen an.
Dies ist ähnlich wie bei Magneten.
Elektrizität im Ruhezustand
Elektrische Ladung, elektrische Kräfte
Träger der elektrischen Ladungen sind die Elektronen und der Atomkern.
Dabei unterscheiden wir zwei Ladungsarten:
Negative Ladung ist Elektronenladung.
Positive Ladung dagegen ist Kernladung.
Normalerweise befinden sich alle Gegenstände im Ladungsgleichgewicht. Dann sagen wir, sie sind ungeladen.
Wenn wir einen Kunststoffstab mit Wolle reiben, hemmen wir die Ladung. Das nennt man Ladungstrennung. Der Stab wird elektrisch negativ geladen (Elektronenüberschuss).
Wenn wir dagegen Plexiglas mit Watte reiben, so erfolgt ebenfalls eine Ladungstrennung. Doch in diesem Fall zeigt der Stab positive Ladung (Elektronenmangel).
Auf Kunststoff oder Plexiglas sind die Ladungen unbeweglich, sie können sich an einem bestimmten Ort befinden. Bringt man hingegen elektrische Ladung auf Metallteile, z.B. eine Metallkugel, so verteilt die Ladung sich gleichmäßig über den gesamten Körper.
Auf Isolatoren ist elektrische Ladung unbeweglich, auf elektrischen Leitern ist elektrische Ladung dagegen beweglich.
Zwischen elektrischen Ladungen wirken Kräfte. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.
Mit einem Elektroskop können wir nachweisen ob ein Körper geladen ist.
Ladungstrennung
Elektrizität kann nicht erzeugt werden, sie entsteht durch Ladungstrennung. Das heißt, alle Körper tragen förmlich die Elektrizität in sich. In einem neutralen Körper befinden sich beide Arten Elektrizität in gleicher Menge (Atomaufbau). Elektrizität ist in den Atomen aller Stoffe enthalten. Die Atomkerne sind positiv, die Elektronen in der Atomhülle negativ geladen. Normalerweise gleichen sich die beiden Ladungen aus, die Atome sind neutral. In Isolatoren sind sowohl die Atome als auch die Elektronen ortsfest. In Leitern gibt es bewegliche Elektronen. Werden Elektronen in Bewegung gesetzt, so erhält man einen elektrischen Strom.
Elektrisches Feld
Im Raum um geladene Körper besteht ein elektrisches Feld. In ihm erfahren andere elektrisch geladene Körper Kräfte. Die ist übrigens vergleichbar mit Magnetfeldern.
Was geschieht bei Gewitter?
Wenn die elektrische Ladung zwischen Wolken oder Wolke und Erde sehr groß ist, kommt es zu einem Ladungsausgleich. Dies erleben wir als Gewitter.
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