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Reibungselektrizität

Zehn Aufgaben von AFB I bis III: den Elektronenübergang beim Reiben beschreiben, Vorzeichen beider Körper bestimmen, übertragene Elektronen zählen, Alltagsbeispiele deuten und die Fehlvorstellung von neu entstehender Ladung aufklären.

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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 geschieht beim Reiben?
AFB I

Welche Aussagen über die Reibungselektrizität stimmen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Reiben erzeugt keine Ladung, es verteilt nur die vorhandenen Elektronen neu. Deshalb sind die beiden Körper danach immer entgegengesetzt geladen, und ihre Summe bleibt null. Protonen bleiben dabei fest im Kern.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen zum Reiben von Körpern.

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

Merksatz: Wer Elektronen aufnimmt, wird negativ; wer sie abgibt, wird positiv — und zwar gleich stark. Die Summe der beiden Ladungen ist deshalb immer null. Reiben ist keine Ladungsquelle, sondern eine Ladungstrennung.
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.

Reibt man einen Kunststoffstab an einem Wolltuch, so wechseln den Körper. Der Stab nimmt sie auf und wird dadurch . Dem Tuch fehlen sie nun, es ist deshalb geladen. Beide Ladungen sind gleich groß, also bleibt die Gesamtladung beider Körper . Besonders gut gelingt der Versuch mit wie Kunststoff, Glas oder Wolle, weil die Ladung dort an ihrem Platz bleibt.

Protonen bleibt übrig: Protonen sitzen im Atomkern und wechseln beim Reiben nie den Körper. Wer sie einsetzt, verwechselt den unveränderlichen Kern mit der beweglichen Hülle. Beim Reiben ist immer nur von Elektronen die Rede.
A4
Reiben, Ausgleich oder keines von beiden?
AFB I

Sortiere die Alltagssituationen danach, welcher Vorgang jeweils im Mittelpunkt steht.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Reibungselektrizität
2Ladungsausgleich
3Weder noch
Beim Reiben werden Ladungen erst getrennt, beim Ausgleich fließen sie über einen Leiter wieder zusammen. Das Knistern des Pullovers gehört zum Trennen, der Schlag an der Türklinke zum Ausgleichen. Im Stromkreis mit der Batterie fließt Ladung dauerhaft im Kreis — das ist kein einmaliger Ausgleich.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Kunststoffstab ist vor dem Reiben neutral. Beim Reiben an einem Wolltuch nimmt er 9 Elektronen auf. Welche Ladung trägt er danach in Elementarladungen e? Gib die Zahl mit Vorzeichen an.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Neun zusätzliche Elektronen bedeuten neun negative Elementarladungen, also minus 9 e. Das Wolltuch trägt danach genau plus 9 e, weil ihm diese neun Elektronen fehlen. Kopfrechen-Trick: Die aufgenommene Elektronenzahl ist der Betrag der Ladung, das Vorzeichen ist bei Aufnahme immer negativ.
A6
Ein Reibungsversuch Schritt für Schritt
AFB II

Bringe den Ablauf des Versuchs in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Kunststoffstab und Wolltuch sind vor dem Versuch beide neutral.
2Beim Reiben kommen die Oberflächen der beiden Körper sehr dicht aneinander.
3Elektronen aus dem Wolltuch werden vom Kunststoff stärker festgehalten und wechseln auf den Stab.
4Der Stab hat nun einen Elektronenüberschuss, das Tuch einen gleich großen Elektronenmangel.
5Der geladene Stab zieht kleine Papierschnipsel an — und das Tuch könnte es genauso.
Am häufigsten verrutscht der dritte Schritt: Viele beschreiben, dass der Stab Ladung abgibt, statt Elektronen aufzunehmen. Wer sich merkt, welcher Stoff die Elektronen stärker festhält, kennt sofort das Vorzeichen beider Körper. Der letzte Schritt betont, dass auch der positive Körper anziehen kann.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Luftballon und ein Wolltuch sind zunächst neutral. Beim Reiben wechseln 12 Elektronen vom Tuch auf den Ballon (stark vereinfachte Zahlen).

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Welche Ladung trägt der Ballon danach in e? e
  2. Welche Ladung trägt das Wolltuch danach in e? e
  3. Wie groß ist die Gesamtladung von Ballon und Tuch zusammen in e? e
  4. Du reibst ein zweites Mal, wieder wechseln 12 Elektronen. Welche Ladung trägt der Ballon dann in e? (Transfer) e
Die Kette zeigt die Ladungserhaltung: Was der eine Körper aufnimmt, fehlt dem anderen genau. Deshalb ist die Summe in Zeile 3 null, obwohl beide Körper deutlich geladen sind. Längeres oder mehrfaches Reiben verschiebt mehr Elektronen und vergrößert damit nur den Betrag.
A8
Wer wird positiv, wer negativ?
AFB II

Ordne jeder Beschreibung die passende Aussage 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 Zeile nur, in welche Richtung die Elektronen gewandert sind. Aufnehmen bedeutet negativ, Abgeben bedeutet positiv, und beide zusammen ergeben null. Die Wand zeigt zusätzlich, dass Kraft und Gegenkraft gleich groß sind.
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 6 ist der häufigste Fehler in Klassenarbeiten: Das Vorzeichen wird verdreht, weil man Aufnehmen mit Zunehmen der Ladungszahl verwechselt. Zeile 2 ist die zweite typische Fehlvorstellung von neu entstehender Ladung. Zeile 4 verwechselt Isolator mit elektronenfrei.
A10
Wie stark zieht der Ballon die Haare an?
AFB III

Ein am Wolltuch geriebener Luftballon zieht deine Haare an. Schätze für jede Veränderung die Anziehung ein — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = gar nicht mehr, 2 = kaum, 3 = genau wie vorher, 4 = stärker, 5 = viel stärker. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = gar nicht mehr5 = viel stärker
Du reibst den Ballon deutlich länger und kräftiger am Wolltuch
Du reibst den Ballon nur ganz kurz und sehr leicht
Du hältst denselben geladenen Ballon direkt danach ein zweites Mal an die Haare, ohne neu zu reiben
Du berührst den geladenen Ballon vorher mit einer geerdeten Metallplatte
Du hältst den Ballon näher an die Haare als beim ersten Versuch
Wie viel Ladung entsteht, hängt davon ab, wie lange und wie kräftig gerieben wird; wie stark sie wirkt, hängt vom Abstand ab. Weil ein Luftballon ein Isolator ist, bleibt die Ladung nach dem Reiben erhalten — der zweite Versuch gelingt genauso gut. Die geerdete Metallplatte lässt die Ladung dagegen abfließen, danach passiert nichts mehr.