Was ist statische Elektrizität?
Jeder Körper besteht aus Atomen. Ein Atom hat gleich viele Protonen und Elektronen, deshalb ist ein Körper normalerweise neutral. Wenn du zwei Körper aneinander reibst, wandern einige Elektronen von einem Körper zum anderen. Protonen sitzen fest im Kern, deshalb bewegen sie sich nicht.
Ein Körper, der Elektronen abgibt, wird positiv geladen, und ein Körper, der Elektronen aufnimmt, wird negativ geladen. Die Ladung fließt nicht durch einen Draht. Sie bleibt auf der Oberfläche, deshalb heißt sie statische Elektrizität.
| Körper | Was passiert | Ladung |
|---|---|---|
| Pullover | Gibt Elektronen ab | Positiv |
| Ballon | Nimmt Elektronen auf | Negativ |
| Wand | Gibt keine Elektronen ab und nimmt keine auf | Bleibt neutral, wird aber polarisiert |
Ladung entsteht nicht neu. Sie wird nur verschoben. Der Pullover gibt genau so viele Elektronen ab, wie der Ballon aufnimmt. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.
Warum haftet ein Ballon an einer neutralen Wand?
Die Wand hat keine Ladung. Kommt aber ein geladener Ballon in die Nähe, verschieben sich die Elektronen in den Atomen der Wand ein wenig vom Ballon weg. Die positive Seite jedes Atoms zeigt zum Ballon, die negative Seite in die andere Richtung. Das nennt man Polarisation.
Die positive Seite ist näher am Ballon, deshalb ist die Anziehung stärker als die Abstoßung. So haftet der Ballon an der Wand, obwohl die Wand als Ganzes neutral bleibt.
Probier den Ballon-Versuch in der App Nalukh chem aus
Reib den Ballon am Pullover und beobachte, wie sich die Ladung bewegt. Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
- Zieh den gelben Ballon mit dem Finger auf den Pullover und reib ihn hin und her. Blaue negative Ladungen wandern vom Pullover auf den Ballon.
- Heb den Finger. Lässt du den geladenen Ballon in der rechten Hälfte des Bereichs los, bewegt er sich von selbst zur Wand. Lässt du ihn in der linken Hälfte los, bewegt er sich zum Pullover.
- Wähle eine Ladungsansicht: Alle Ladungen zeigt alle Ladungen, Differenz zeigt nur die überschüssigen Ladungen, und Neutral blendet die Ladungen aus.
- Mit dem Button Wand entfernen entfernst du die Wand, und mit dem Button Wand einsetzen setzt du sie wieder ein.
- Der Button Ballons zurücksetzen bringt die Elektronen zum Pullover zurück und setzt den Ballon auf seine Startposition.
Aufgaben für den Simulator
- Wähle die Ansicht Differenz und reib den Ballon am Pullover. Zähle die positiven Ladungen auf dem Pullover und die negativen Ladungen auf dem Ballon. Die beiden Zahlen sind gleich.
- Lass den geladenen Ballon in der rechten Hälfte los, damit er zur Wand wandert. Drück dann auf Wand entfernen. Der Ballon kehrt zum positiv geladenen Pullover zurück.
- Drück auf Ballons zurücksetzen und setz den ungeladenen Ballon neben die Wand. Der Ballon bewegt sich nicht, weil die Wand nicht polarisiert wird.
- Vergleiche einen Ballon, den du nur ein paarmal gerieben hast, mit einem Ballon, den du oft gerieben hast. Je mehr Ladung der Ballon trägt, desto schneller bewegt er sich zur Wand.
Wo begegnet dir das im Alltag?
- Wenn du eine Wollmütze abnimmst, stehen deine Haare ab: Haare und Mütze reiben aneinander und werden geladen.
- Wenn du über einen Teppich läufst und eine Türklinke aus Metall berührst, bekommst du einen Schlag: Die Ladung, die sich auf deinem Körper gesammelt hat, bewegt sich plötzlich zur Türklinke.
- Bei einem Blitz bewegt sich plötzlich eine große Ladungsmenge, die sich in einer Wolke gesammelt hat.
In feuchter Luft verlassen Ladungen die Oberflächen schnell. Deshalb merkst du statische Elektrizität an trockenen Wintertagen stärker.
