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Elektroskop

Zehn Aufgaben von AFB I bis III: den Aufbau benennen, den Ausschlag des Blättchens deuten, Annähern und Berühren unterscheiden, das Erden erklären und die Grenzen des Nachweises beim Vorzeichen erkennen.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was zeigt das Elektroskop?
AFB I

Welche Aussagen über das Elektroskop stimmen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Das Blättchen schlägt aus, weil Stange und Blättchen gleichnamig geladen sind und sich abstoßen — das funktioniert bei beiden Vorzeichen genau gleich. Deshalb verrät der Ausschlag nur den Betrag der Ladung, nie das Vorzeichen. Und schon das reine Annähern erzeugt durch Influenz einen Ausschlag, obwohl das Elektroskop insgesamt neutral bleibt.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen zum Elektroskop.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Merksatz: Der Ausschlag misst den Betrag der Ladung, nicht ihr Vorzeichen. Annähern erzeugt einen Ausschlag nur so lange, wie der Stab in der Nähe ist; Berühren lädt dauerhaft auf. Erden ist der Gegenvorgang zum Aufladen und lässt das Blättchen fallen.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Ein Elektroskop besteht aus einem Metallteller, einer Metallstange und einem drehbaren . Nähert man einen geladenen Stab, so wirkt , und das Blättchen schlägt aus, obwohl das Elektroskop insgesamt bleibt. Berührt der Stab den Teller, so wird Ladung . Am Ausschlag erkennt man die Stärke der Ladung, aber nicht ihr Beim Erden fließt die Ladung ab, und das Blättchen fällt zurück.

Polarisation bleibt übrig: Sie beschreibt die Verschiebung gebundener Elektronen in Isolatoren. Ein Elektroskop besteht aus Metall, dort sind die Elektronen frei beweglich — deshalb heißt der Vorgang beim Annähern Influenz. Wer die beiden Begriffe verwechselt, verliert die Abgrenzung Leiter gegen Isolator.
A4
Bleibt der Ausschlag oder nicht?
AFB I

Sortiere die Versuche danach, was mit dem Blättchen geschieht.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Ausschlag bleibt nach dem Entfernen
2Ausschlag fällt beim Entfernen zurück
3Blättchen fällt ganz zusammen
Entscheidend ist, ob Ladung den Körper wechselt: Berühren und Anschließen übertragen Ladung, reines Annähern verschiebt sie nur. Deshalb bleibt der Ausschlag im ersten Korb, während er im zweiten mit dem Stab verschwindet. Erden ist der umgekehrte Weg — die Ladung fließt ab und das Blättchen fällt.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein geladener Stab mit der Ladung minus 18 e berührt den Teller eines neutralen Elektroskops. Dabei gehen 6 Elektronen auf das Elektroskop über. Welche Ladung trägt das Elektroskop danach in Elementarladungen e? Gib die Zahl mit Vorzeichen an.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Sechs aufgenommene Elektronen bedeuten minus 6 e; das Elektroskop war vorher neutral. Der Stab behält die restlichen minus 12 e. Kopfrechen-Trick: Die übergegangene Elektronenzahl ist der Betrag, das Vorzeichen bei Aufnahme immer negativ.
A6
Aufladen und wieder entladen
AFB II

Bringe den Versuch mit dem Elektroskop in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Das Elektroskop ist neutral, das Blättchen hängt senkrecht nach unten.
2Ein negativ geladener Kunststoffstab berührt den Metallteller.
3Elektronen gehen vom Stab auf Teller, Stange und Blättchen über.
4Stange und Blättchen sind nun gleichnamig geladen, stoßen sich ab, und der Ausschlag bleibt auch ohne Stab.
5Du berührst den Teller mit dem Finger, die Ladung fließt zur Erde ab, und das Blättchen fällt zurück.
Am häufigsten verrutscht der vierte Schritt: Viele erwarten, dass der Ausschlag mit dem Stab verschwindet. Weil beim Berühren echte Ladung übertragen wurde, bleibt er bestehen. Erst das Erden im letzten Schritt macht das Elektroskop wieder neutral.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein neutrales Elektroskop wird von einem Stab mit der Ladung minus 20 e am Teller berührt. Dabei gehen 8 Elektronen auf das Elektroskop über.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Welche Ladung trägt das Elektroskop danach in e? e
  2. Welche Ladung trägt der Stab danach in e? e
  3. Wie groß ist die Gesamtladung von Stab und Elektroskop zusammen in e? e
  4. Anschließend wird der Teller geerdet. Welche Ladung trägt das Elektroskop dann in e? (Transfer) e
Die Kette zeigt die Ladungserhaltung: Was das Elektroskop bekommt, fehlt dem Stab — die Summe bleibt minus 20 e. Erst das Erden verändert die Bilanz, denn dann fließt Ladung in den Erdboden ab. Danach ist das Elektroskop neutral, der Stab aber weiterhin geladen.
A8
Handlung und Beobachtung
AFB II

Ordne jeder Handlung die passende Beobachtung am Blättchen zu.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Prüfe bei jeder Handlung zwei Dinge: Wird Ladung übertragen, und wie groß ist sie am Ende? Nur übertragene Ladung bleibt, und nur ihr Betrag bestimmt den Ausschlag. Zwei entgegengesetzt gleiche Ladungen heben sich auf, deshalb fällt das Blättchen in der letzten Zeile wieder zurück.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Zeile 2 ist der häufigste Fehler in Klassenarbeiten: Dem Elektroskop wird eine Vorzeichenanzeige zugeschrieben, die es nicht hat. Zeile 4 verwechselt Influenz mit dauerhaftem Aufladen. In Zeile 6 kippt das Vorzeichen, weil Aufnahme von Elektronen mit Zunahme der Ladung verwechselt wird.
A10
Wie schlägt das Blättchen aus?
AFB III

Ein Elektroskop ist mit minus 10 e geladen, das Blättchen schlägt mittelstark aus. Schätze für jede Veränderung den neuen Ausschlag ein — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = fällt ganz zusammen, 2 = kleiner als vorher, 3 = genau wie vorher, 4 = größer als vorher, 5 = maximaler Ausschlag. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = fällt ganz zusammen5 = maximaler Ausschlag
Du hältst einen negativ geladenen Stab in die Nähe des Tellers, ohne ihn zu berühren
Du verbindest den Teller über einen Draht mit dem Erdboden
Du berührst den Teller mit einem Stab, der plus 4 e trägt
Du stellst das Elektroskop auf einen anderen Isoliertisch im gleichen Raum
Du berührst den Teller mit einem Stab, der minus 40 e trägt
Der Ausschlag hängt nur vom Betrag der Ladung an Stange und Blättchen ab. Ein angenäherter gleichnamiger Stab drückt zusätzliche Elektronen nach unten und vergrößert den Ausschlag, ohne Ladung zu übertragen. Eine entgegengesetzte Ladung von plus 4 e hebt einen Teil der minus 10 e auf, das Erden hebt alles auf — und ein viel stärker geladener Stab treibt das Blättchen an den Anschlag. Überlegen ist hier schneller, weil nur Vorzeichen und Größenordnung zählen.