Anton-Philipp-Reclam-Gymnasium Leipzig/Kraefte743/Elektrische Kräfte

Grundwissen

Elektrische Erscheinungen (Kräfte) beruhen auf der Tatsache das alle Materie aus geladenen Teilchen besteht.

Definition:

ELEKTRISCHE KRÄFTE:

Man spricht von elektrischen Kräften wenn elektrisch geladene Körper Kräfte auf einander ausüben. Sind beide Körper gleichartig geladen, also beide positiv oder beide negativ dann stoßen sich die Körper gegenseitig ab. Sind die Körper dagegen verschieden geladen (einer positiv, der andere negativ) dann ziehen sich die Körper gegenseitig an. Dieses Phänomen beschreibt das Coulombsche Gesetz.

Positive Ladungen werden meist durch rote Farbe gekennzeichnet und negative Ladungen oft durch blaue.

ELEKTRISCHE FELDER:

Ein elektrisches Feld ist ein unsichtbares (physikalisches) Kraftfeld, das durch sich gegenseitig abstoßende und anziehende elektrische Ladungen gebildet wird. Die Stärke eines elektrischen Feldes ist durch den Abstand zu seiner Quelle definiert (sie nimmt zu, je geringer die Entfernung des Gegenstandes zur Quelle ist und dementsprechend ab, wenn sich die Entfernung vergrößert).

→Achtung: Verwechsle magnetische Felder nicht mit elektrischen Feldern. Ein elektrisches Feld kann sowohl durch bewegte als auch durch nicht bewegte (ruhende) Ladung hervorgerufen werden, während ein magnetisches Feld nur bei bewegter Ladung auftritt.

ELEKTRISCHE FELDSTÄRKE:

Elektrische Feldstärke ist das Maß für die Richtung und Stärke eines elektrischen Feldes. (die Fähigkeit einer Ladung Kräfte auf andere Ladungen auszuüben).

Die Einheit der elektrischen Feldstärke ist Volt pro Meter (V/M)

Formelzeichen: Fel

Einheit: Coulomb

Formel: Fel=Q x E

-Umrechnungszahlen-

Berechnungen

1. Umrechnungen:

→Berechne die fehlenden Zahlen:

a) 1,3 Kilocoulomb=.... Coulomb

b) 20 Nanocoulomb=.... Millicoulomb

c) 0,5 Megacoulomb=.... Microcoulomb

d) 300 Millicoulomb= ....Coulomb

-Lösungen-

Experiment

Dieses Experiment soll verdeutlichen, was passiert wenn man elektrische Ladung durch Reibung beeinflusst.

Material:

Zwei Kunststoffstäbe
Ein Glasstab
Ein Wolltuch
Ein Gestell

Vermutung:

Ich vermute das beide Kunststoffstäbe durch die intensive Reibung negativ aufgeladen und sich deshalb abstoßen werden.

Vorgehensweise:

Reibe das Ende eines Kunststoffstabes an einem Wolltuch und befestige diesen querliegend in der Halterung
Reibe das Ende eines weiteren Kunststoffstabes an einem Wolltuch
Halte die beiden negativ aufgeladenen Kunststoffspitzen aneinander und schau dir an was passiert
Wiederhole diesen Vorgang mit einem Kunststoff- und einem Glasstab.

→Das Reiben eines Kunststoffstabes an einem Wolltuch bewirkt bei diesem das er sich negativ auflädt während die Reibung bei einem Glasstab eine positive Ladung hervorruft.

Analyse:

Da nach dem ersten Schritt noch kein Ergebnis zu erwarten war ist auch genau das passiert.
Ebenfalls kein Ergebnis
Wie bereits vermutet wurde, haben sich die Kunststoffstäbe gegenseitig abgestoßen
In diesem Fall traf die Vermutung nicht zu, da wie oben bereits erwähnt ein Glasstab durch Reibung positiv geladen wird. So zogen sich die beiden Stäbe an.

Ergebnis:

Nachdem beide Stäbe negativ geladen waren haben sie sich wir erwartet gegenseitig abgestoßen. Der Glasstab jedoch wurde durch die Reibung positiv aufgeladen und zog den Kunststoffstab an.

Dieses Phänomen lässt sich mithilfe des Ladungsgleichgewichtes erklären. Jeder Körper besteht aus Protonen und Elektronen. In der Regel ist die Anzahl dieser gleich. Dementsprechend besitzen die meisten Körper keine elektrische Ladung. Durch Reibung kann dieses Ladungsgleichgewicht gestört werden, was einen Elektronenmangel bzw. Elektronenüberschuss hervorruft.

Übungsaufgaben

Zwischen zwei gleichartig geladenen Körpern herrschen abstoßende elektrische Kräfte und zwischen verschieden geladenen Körpern anziehende elektrische Kräfte.