Ideales Gasgesetz

A) Ladungsarten
Abstoßung und Anziehung: Versuch Kondensatorplattenpingpong
B) Influenz
1.) Unterschiedliche Manifestationen von Influenz in Leitern, Isolatoren, Flüssigkeiten und
Gasen
2.) Experimentelle Erscheinungsformen: Elektroskop, Anziehung zwischen gleichartigen
Stäben
3.) Alltagsbeispiele: klebrige Folien, Wasserstrahl, Elektrisieren an Heizkörper
C.) Neutralisation
D.) Glühelektrischer Effekt
E.) Feldbegriff
1.) Analogie zum Gravitationsfeld
2.) Größe für die Stärke eines Feldes=elektrische Feldstärke
F.) Aufgaben
1.) Was passiert, wenn ein geriebener Kunststoffstab an einem Elektroskop abgestreift wird.
Zeichne die Ladungsverteilung am Elektroskop.
2.) Ein Kunststoffstab wird gerieben, und an ein Elektroskop herangeführt. Das Elektroskop
schlägt aus, ohne dass es vom Kunststoffstab berührt wird. Zeichne die Ladungsverteilung am
Kunststoffstab und am Elektroskop!
3.) Du näherst einen Glasstab einem Elektroskop und hörst ein Knistern. Ohne dass der Stab
das Elektroskop berührt hat, bleibt der Ausschlag erhalten. Was ist passiert?
4.) Ein Elektroskop besitzt einen Ausschlag. Nun werden Ladungen von einem geriebenen
Kunststoffstab abgestreift. Der Ausschlag geht ganz zurück. Welche Ladung hat das
Elektroskop getragen? Begründe deine Entscheidung!
5.) Ein Elektroskop A wird mit einem Kunststoffstab geladen. Ein Elektroskop B ist
ungeladen. Die Elektroskope werden mit einem Leiter miteinander verbunden.
Was passiert, welche Ladung haben nun die beiden Elektroskope?
6.) Ein Elektroskop A wird mit einem Kunststoffstab, ein Elektroskop B mit einem Glasstab
geladen. Beim Verbinden der beiden gehen beide Ausschläge ganz zurück. Was ist passiert?
Begründe deine Entscheidung!
7.) Bei unserer Anordnung zum glühelektrischen Effekt bekamen wir mitgeteilt, dass bei
anfangs neutral geladener Metallplatte ihre Aufladung nur sehr schwach war. Warum wird der
Aufladeprozess überhaupt gestoppt?
8.) Eine ungeladene Metallkugel befindet sich im elektrischen Feld eines geladenen Kunststoffstabes.
Die Kugel rollt auf einer isolierenden Unterlage (siehe Abbildung).
a) Zeichne die Ladungsverteilung innerhalb der Kugel!
b) Kreuze nur die richtigen Aussagen an!
Die Kugel wird vom Kunststoffstab abgestoßen.
Die Kugel wird angezogen, weil die Kraft des Kunststoffstabes auf ihre positiven Ladungen größer
ist.
Die Kugel wird angezogen, weil die Kraft des Kunststoffstabes auf ihre negativen Ladungen
größer ist.
Die Kugel soll eine Halbdrehung vollführen, bis sie den Kunststoffstab berührt. Dann berühren die
negativen Ladungen der Kugel den Kunststoffstab.
1
c) Damit die Kugel ins Rollen kommt, sei eine Kraft von 0,0001N notwendig. Die Kraft der Ladungen
des Stabes auf die positiven Ladungen der Kugel sei 0,001N. Wie groß darf dann die Kraft auf die
negativen Ladungen der Kugel maximal sein, damit die Kugel ins Rollen kommt?
−
−
−
−
−
−
−
9.) Eine Ladung q befindet sich von einer Ladung 2q in 1m Entfernung.
Berechne die Lage des kräftefreien Ortes zwischen den Ladungen!
10.) Die allgemeine Formel zur Bestimmung der Gravitationskraft, die von einer
kugelförmigen Masse M auf eine Probemasse m wirkt, lautet:
Mm
F G 2
r
Nm2
Dabei ist G die Gravitationskonstante mit dem Wert G=6,7×10-11 kg 2 , r der Abstand
zwischen Kugelmittelpunkt und Probekörper und M=5,97×1024 kg die Masse der Erde.
Wie groß ist die Gravitationsfeldstärke auf der Erdoberfläche? Erdradius: 6366 km
11.) Die Sonnenmasse beträgt 2×1030kg. Der Sonnenradius ist 109x so groß wie der
Erdradius!
a) Wie groß ist die Feldstärke an ihrer Oberfläche?
b) Wie groß ist die von ihr ausgehende Feldstärke auf der Erdoberfläche?
(Abstand Erde-Sonne = 1.5×1011m)
c) Wo liegt der feldfreie Ort zwischen Erde und Sonne?
12.) In unterer Abbildung ist ein und derselbe Probekörper an 4 verschiedenen Orten in der
Nähe der Erde dargestellt.
In der Nähe des Erdbodens wiegt er 10N.
i) Wie groß ist seine Masse?
ii) Die Punkte 2, 3, 4 sind von der Erdoberfläche gleich weit entfernt (1,5 Erdradien). Der
Punkt 1 ist genau 2 Erdradien vom Erdmittelpunkt entfernt.
Das bedeutet:
Auf der Erdoberfläche ist das Feld 2,25mal so stark wie im Punkt 2.
Auf der Erdoberfläche ist das Feld 4mal so stark wie im Punkt 1.
Zeichne die Richtung der Gravitationskraft in allen 4 Punkten ein!
Berechne das Gewicht in allen 4 Punkten!
2
iii) Nun wird die Erde durch eine positive felderzeugende Ladung ersetzt. Die Ladungen 1
und 3 sind positiv, die Ladungen 2 und 4 negativ. Die Ladungen 1-4 sind gleich stark
aufgeladen 0,0002C bzw 0,0002C
Zeichne die Kraftrichtungen auf die Ladungen!
Die Feldstärkenverhältnisse sind genau gleich wie im obigen Erde-Masse-Beispiel.
Sie betrage auf der Oberfläche der felderzeugenden Ladung 1000N/C.
Berechne die Kräfte auf alle Ladungen!
13.) Aufgabenallerlei
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-feldermittelstufe/aufgaben#lightbox=/themenbereiche/ladungen-felder-mittelstufe/lb/ladungen-undfelder-mittelstufe-musteraufgaben-19
14.) Aufgabenallerlei-Influenz
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-feldermittelstufe/aufgaben#lightbox=/themenbereiche/ladungen-felder-mittelstufe/lb/ladungen-undfelder-mittelstufe-musteraufgaben-18
ohne Punkt 4!
(Hinweis zu Punkt 3: Ist die Aufladung der Kugel sehr stark, so kann es auch zu einer
Verstärkung des Ausschlages kommen! Versuche dies zu deuten!)
15.) Influenz bei Kugeln
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-feldermittelstufe/aufgaben#lightbox=/themenbereiche/ladungen-felder-mittelstufe/lb/ladungen-undfelder-mittelstufe-musteraufgaben-6
16.) Ablenkung eines Wasserstrahles
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-feldermittelstufe/aufgaben#lightbox=/themenbereiche/ladungen-felder-mittelstufe/lb/ladungen-undfelder-mittelstufe-musteraufgaben-0
17.) Platte und Kugel
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-feldermittelstufe/aufgaben#lightbox=/themenbereiche/ladungen-felder-mittelstufe/lb/ladungen-undfelder-mittelstufe-musteraufgaben-26
18.) Elektrostatische Materialtrennung
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-feldermittelstufe/aufgaben#lightbox=/themenbereiche/ladungen-felder-mittelstufe/lb/ladungen-undfelder-mittelstufe-musteraufgaben-16
G.) Simulationen
1.) Ballons und Pullover
http://phet.colorado.edu/de/simulation/balloons
2.) Simulation Feldstärke
file:///D:/Users/SUNTIN~1/AppData/Local/Temp/phet-charges-and-fields/charges-andfields_de.html
3.) Simulation Ladungen und Bewegung
http://phet.colorado.edu/de/simulation/efield
3