Zum NachschlagenZurück zur ErklärungInfluenz und Polarisation — Erklärung nachlesen.
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Übungsaufgaben
Reflexionsaufgaben gelten als erledigt, sobald du die Antwort aufklappst und mit deiner Überlegung vergleichst.
1Wohin wandern die Ladungen?AFB I
Ein geladener Stab wird jeweils einem anderen Körper genähert, ohne ihn zu berühren.
Ordnen Sie jede Situation dem Verhalten zu, das im genäherten Körper tatsächlich abläuft.Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1freie Elektronen wandern zum Stab hin
2freie Elektronen wandern vom Stab weg
3keine freien Elektronen — nur Polarisation
Zwei Fragen entscheiden über den Korb: Hat der Körper frei bewegliche Elektronen — und welches Vorzeichen trägt der Stab? Metall, Aluminium und Kupfer sind Leiter: Ihre Elektronen wandern zum positiven Stab hin beziehungsweise vom negativen weg. Kunststoff und Glas sind Isolatoren — dort verschiebt sich die Ladung nur um winzige Beträge innerhalb der Teilchen, das ist Polarisation statt Influenz.
2Aussagen prüfenAFB I
Entscheiden Sie bei jeder Aussage, ob sie stimmt.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Die ersten beiden Aussagen decken die häufigste Fehlvorstellung auf: Influenz wird oft wie ein Aufladen gedacht. Prüfen Sie im Zweifel immer die Gesamtbilanz — sie bleibt bei der Influenz unverändert. Die letzte Aussage zeigt, warum das trotzdem sichtbare Kräfte erzeugt: Die Coulomb-Kraft nimmt mit dem Abstand ab, deshalb ist die Anziehung der nahen Gegenladung stärker als die Abstoßung der fernen gleichnamigen Ladung. Netto bleibt eine Anziehung — obwohl das Papier neutral ist.
3Der Ablauf in der richtigen ReihenfolgeAFB II
Ordnen Sie die Schritte des Influenzvorgangs vom Anfang bis zum Endzustand.
Ziehe die Zeilen mit der Maus oder verschiebe sie mit den Pfeil-Buttons, bis die Reihenfolge stimmt.
1Der Leiter ist neutral: Elektronen und Atomrümpfe sind gleichmäßig verteilt
2Ein äußeres elektrisches Feld wirkt auf den Leiter
3Auf die freien Elektronen wirkt eine Kraft — sie setzen sich in Bewegung
4Eine Seite des Leiters wird negativ, die gegenüberliegende positiv
5Die getrennten Ladungen bauen ein Gegenfeld auf
6Das Gegenfeld hebt das äußere Feld im Inneren auf: Innenfeld = 0
Wichtig ist, dass die Kette an einem Ende von selbst zum Stillstand kommt. Die Elektronen wandern nicht endlos, sondern nur so lange, bis das aufgebaute Gegenfeld das äußere Feld im Inneren gerade ausgleicht. Danach wirkt auf sie insgesamt keine Kraft mehr, und der Zustand bleibt stabil. Wer diesen Rückkopplungsschritt überspringt, kann nicht erklären, warum das Innenfeld ausgerechnet auf null geht und nicht irgendeinen anderen Wert annimmt.
4Reiben oder Influenz?AFB II
Ordnen Sie jede Aussage dem Bereich zu, in den sie gehört.
Ziehe jeden Begriff in den passenden Bereich — oder wähle ihn mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Bereichs.
1 nur Aufladen durch Reiben
2 nur Influenz
3 trifft auf beides zu
Die beiden gemeinsamen Karten sind die wichtigsten: In beiden Fällen bleibt die Gesamtladung erhalten, und in beiden Fällen liegt am Ende eine räumliche Trennung vor. Der Unterschied steckt allein in der Bilanz des einzelnen Körpers. Beim Reiben verliert der eine, was der andere gewinnt; bei der Influenz bleibt jeder Körper für sich in der Summe unverändert. Achten Sie außerdem auf die vierte Karte in „nur Influenz“: Reiben funktioniert gerade bei Isolatoren, Influenz dagegen braucht bewegliche Ladungsträger, also einen Leiter.
5Welche Seite wird was?AFB II
Entscheiden Sie für jede Situation, wie sich die Ladung auf dem neutralen Leiter verteilt.
Klicke in jeder Zeile die Zelle an, die zutrifft. Ein zweiter Klick nimmt die Markierung zurück.
| Situation | zugewandte Seite negativ, abgewandte positiv | zugewandte Seite positiv, abgewandte negativ | keine Ladungstrennung |
|---|---|---|---|
| Ein positiv geladener Stab wird genähert | |||
| Ein negativ geladener Stab wird genähert | |||
| Ein doppelt so stark positiv geladener Stab wird genähert | |||
| Der Stab wird wieder entfernt, der Leiter war nie geerdet | |||
| Eine ungeladene Glaskugel liegt neben dem Leiter |
Die Regel steckt in einem einzigen Satz: Die Elektronen sind negativ, also wandern sie zum positiven Stab hin und vom negativen Stab weg. Deshalb ist die dem Stab zugewandte Seite immer entgegengesetzt zum Stab geladen. Zeile 3 zeigt zusätzlich, dass die Stärke des Feldes nur die Menge der verschobenen Ladung ändert, nicht die Seite. Und Zeile 4 ist der Prüfstein für das Verständnis: Sobald das äußere Feld verschwindet, laufen die Elektronen sofort zurück — der Leiter ist wieder überall neutral.
6Folgen der LadungstrennungAFB II
Wählen Sie alle Aussagen aus, die aus der Influenz folgen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die vier richtigen Aussagen sind vier Seiten derselben Sache: Sobald sich Ladungen im Leiter verschieben können, entstehen ein Gegenfeld, eine Nettokraft auf neutrale Körper, ein sichtbarer Ausschlag und — bei geöffneter Erdung — sogar eine dauerhafte Ladung. Die beiden falschen Aussagen behaupten dagegen, es käme Ladung hinzu oder verschwinde. Die Elektronenzahl im Leiter ändert sich bei der Influenz nie; nur ihr Aufenthaltsort ändert sich.
7Das Schema zur InfluenzAFB II
Klicken Sie im Schema jeweils das Feld an, das zur gestellten Frage passt.
Lies die Frage über dem Schema und klicke das passende Feld an. Es kommen fünf Fragen nacheinander.
Das Schema enthält genau die Bausteine, die eine vollständige Erklärung braucht — und ihre Rollen sind streng verteilt. Beweglich sind allein die Elektronen; die Atomrümpfe erzeugen die positive Seite nicht dadurch, dass sie wandern, sondern dadurch, dass sie zurückbleiben. Prüfen Sie in eigenen Antworten immer, ob Sie diese Rollen sauber getrennt haben: Formulierungen wie „die positiven Ladungen wandern nach rechts“ sind im Metall schlicht falsch.
8Staub am Bildschirm: Erklärung prüfenAFB III
Ein Schüler erklärt, warum sich an einem elektrostatisch aufgeladenen Bildschirm besonders viel Staub sammelt.
Prüfen Sie die Erklärung Zeile für Zeile und klicken Sie genau die fehlerhaften Aussagen an.In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die drei Fehler markieren die drei klassischen Verwechslungen zu diesem Thema: Ein Feld überträgt keine Ladung, es verschiebt sie nur; angezogen werden gerade neutrale Körper; und ohne Berührung oder Erdung ist die Trennung nicht von Dauer. Die Zeilen 3 und 4 enthalten dagegen den Kern der korrekten Begründung — dieselbe Argumentationskette erklärt auch, warum ein geriebener Ballon Papierschnipsel anzieht.
9Aufladen durch InfluenzAFB III
Eine neutrale Metallkugel steht auf einem isolierenden Fuß. Ein positiv geladener Stab wird genähert, ohne die Kugel zu berühren.
Führen Sie den Versuch Schritt für Schritt durch.Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Der Versuch zeigt, wie aus bloßem Verschieben doch eine echte Aufladung wird — die Erdung ist der entscheidende Trick. Die Reihenfolge in Schritt 3 ist dabei nicht beliebig: Nimmt man erst den Stab weg, verteilen sich die zusätzlichen Elektronen und fließen über den noch anliegenden Finger wieder ab; die Kugel bliebe neutral. Merken Sie sich als Regel „erst erden lösen, dann Stab weg“. Bemerkenswert ist außerdem, dass der Stab dabei selbst keine Ladung verliert — er wirkt nur als Feldquelle, wie eine Schablone.
10Ist der Körper danach geladen?AFB III
Ein neutraler Leiter wurde in einem Feld geerdet. Die Erdung wurde getrennt, bevor der geladene Stab entfernt wurde.
Bestimmen Sie über den Entscheidungsbaum den Zustand des Leiters.Beantworte die Fragen des Entscheidungsbaums mit Ja oder Nein und schau, wo du herauskommst.
Der Baum trennt drei Vorgänge, die im Versuch fast gleich aussehen. Ohne Berührung und ohne Erdung passiert nichts Bleibendes: Die Elektronen laufen zurück, sobald das Feld weg ist. Mit Berührung wird Ladung übertragen, und zwar gleichnamig zum Stab. Nur der mittlere Weg — erden, Erdung lösen, dann Stab weg — liefert eine entgegengesetzte Restladung. Achten Sie in Aufgabentexten deshalb genau auf zwei Wörter: „berührt“ und „geerdet“. Sie entscheiden allein über das Ergebnis.