• 1 Aufgabentext Versuch
  • 2 Rahmendaten
  • 3 Lösungswege und Ergebnisse
  • 4 Unterrichtskontext
  • 5 Bearbeitung durch die Schüler
  • 6 Auswertung der Bearbeitung
  • 7 Zusammenfassende Einschätzung, Erwartungen
  • Thema: Elektrische Ladungsträger und Ladung




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    BLK-Programm Sinus  Set 2  Schleswig-Holstein
    Gerd Boysen, Max-Planck-Schule Kiel, März 2000
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    Thema: Elektrische Ladungsträger und Ladung  

    Das Wichtigste in Kürze:
    Aufgabe für Physik 9, Elektrostatik; Beobachtung und Interpretation eines Demonstrationsexperimentes mit dem Elektroskop;
    ein Schülerinnen und Schüler überraschender, motivierender Versuch, der eine kontroverse Diskussion aufkommen ließ. 
    Die Erklärung macht die Bedeutung eines Modells bewusst.

    1 Aufgabentext

    Versuch:

    Mit einem Elektroskop führt der Lehrer einen Versuch vor:

    1. Das Elektroskop ist ungeladen.

    2. Ein geladener Mipolamstab wird in die Nähe des Elektroskoptellers gebracht, das Elektroskop schlägt aus.


    3. Der Mipolamstab wird entfernt, der Ausschlag des Elektroskops verschwindet.

    4. wie 2.

    5. Mit einem Finger wird der Stator des Elektroskops berührt, der Ausschlag verschwindet, der Mipolamstab bleibt unverändert an seinem Ort.

    6. Der Mipolamstab wird entfernt, das Elektroskop schlägt wieder aus.

    (7) Nach der Deutung: Mit einer Glimmlampe wird die positive Ladung des Elektroskops nachgewiesen.



    Aufgabe:

    1. Beschreibe den Versuchsablauf und nenne Versuchsergebnisse!

    2. Ist das Elektroskop am Ende positiv oder negativ geladen? Begründe!

    2 Rahmendaten

    Autor, Schule

    Max-Planck-Schule Kiel

    Fach

    Physik

    Klasse /Jahrgang

    9

    Thema

    Steuerung elektrischer Energietransporte
    Themenbereich Elektrischer Strom und Spannung

    Hier: Vorbereitende Versuche und Überlegungen zum Ladungsträgermodell und zu Leitungsmechanismen sowie nachbereitende Überlegungen zum elektrischen Strom



    Lehrplan

    Modellvorstellung des elektrischen Stroms

    Elektronen

    Glühelektrischer Effekt

    Elektronenstrahlröhre

    Am Beispiel der Fernsehbildröhre lässt sich das Elektronenmodell entwickeln, welches den Leitungsmechanismus in Metallen und im Vakuum beschreibt.


    3 Lösungswege und Ergebnisse

    1.1 Das Elektroskop ist ungeladen.

    1.2 Ein (negativ geladener) Mipolamstab wird in die Nähe des Elektroskoptellers gebracht.

    1.3 Das Elektroskop schlägt aus.

    1.4 Der Mipolamstab wird entfernt, der Ausschlag des Elektroskops verschwindet.

    1.5 wie 1.2 und 1.3

    1.6 Der Finger berührt den Stator des Elektroskops, der Ausschlag verschwindet, der Mipolamstab bleibt dabei unverändert in der Nähe des Elektroskoptellers.

    1.7 Der Finger wird entfernt, der Mipolamstab bleibt dabei unverändert in der Nähe des Elektroskoptellers, der Zeiger des Elektroskops bleibt in seiner Ruhestellung.

    1.8 Der Mipolamstab wird entfernt, das Elektroskop schlägt aus.


     

    2.1 Auf dem (Im) Elektroskop befinden sich bewegliche Ladungsträger.

    2.2 Auf dem Teller des Elektroskops sammeln sich positive Ladungsträger, d.h., 


    • entweder sind Ladungsträger herübergesprungen oder

    • es wandern positive Ladungsträger nach oben (ungleichnamige Ladungen ziehen sich an) oder

    • negative Ladungsträger wandern in den unteren Teil des Elektroskops (gleichnamige Ladungen stoßen sich ab) oder 

    • beides.
      Sind - Pokistonning jan.sharqiy qismidagi viloyat. Maydoni 140,9 ming km². Aholisi 29,9 mln. kishi (1998). Maʼmuriy markazi - Karochi sh. Yer yuzasining aksari qismi tekislik. Iklimi tropik iqlim, yanvarning urtacha temperaturasi 16-17°, iyulniki 29-35°.

    2.3 Ladungsträger sind nicht übergesprungen (Begründung 1.4).

    2.4 Negative Ladungsträger aus dem unteren Bereich des Elektroskops werden abgeleitet, positive Ladungsträger bleiben auf dem Teller durch den negativ geladenen Mipolamstab gebunden.

    2.5


    • Die auf dem Teller befindlichen positiven Ladungsträger verteilen sich über das Elektroskop (gleichnamige Ladungen stoßen sich ab), das Elektroskop schlägt aus und ist positiv geladen oder

    • frei bewegliche negative Ladungsträger vor allem aus dem unteren Bereich des Elektroskops werden von den auf dem Elektroskopteller befindlichen positiven (Überschuss-)Ladungen angezogen, das Elektroskop schlägt aus und ist positiv geladen.

    4 Unterrichtskontext

    Voraussetzungen

    Die Schülerinnen und Schüler haben die Begriffe Ladung, Ladungsträger kennen gelernt, vermuten, dass es zwei Sorten - positive und negative - gibt.

    Sie kennen den Nachweis der Ladungsart mit der Glimmlampe. 

    Sie wissen, dass sich gleichnamige Ladungen abstoßen und ungleichnamige sich anziehen. 

    Influenzversuche wurden durchgeführt.



    Enthaltene Wiederholung

    keine

    Anforderungsbereiche

    II

    Unterrichtsphase

    Siehe Voraussetzungen

    Sozialform

    Lehrerdemonstrationsexperiment

    Außerfachliche Bezüge

    Aufladungen in der Umwelt, "Reibungselektrizität“

    5 Bearbeitung durch die Schüler

    Motivationswirkung

    Sehr gut insbesondere, weil in der Diskussion kontroverse Meinungen über die verbliebene Ladungsart entstanden

    Bearbeitungsdauer

    Versuch: 5 min

    Erzielte Ergebnisse

    Das Ladungsträgermodell erweist sich als tragfähig. Insbesondere die nicht eindeutige Erklärung (Welche Sorte von Ladungsträgern bewegt sich denn nun?) macht die Bedeutung eines Modells deutlich. Die Erkenntnis, dass auf einem Leiter frei bewegliche Ladungsträger vorhanden sind, bereitet das Folgende vor.

    Fehler

    Vorschnelle Urteile; Annahme, dass doch Ladungen übergesprungen sind

    6 Auswertung der Bearbeitung

    Dauer

    45 min

    Folge-/Zusatzaufgabe

    weitere Anwendungsaufgaben

    Beitrag zum folgenden Unterricht

    Vorbereitung des glühelektrischen Effektes

    Leistungsmessung

    Bewertung sachlicher Beiträge im Unterrichtsgespräch

    7 Zusammenfassende Einschätzung, Erwartungen

    Ein Schülerinnen und Schüler überraschender, motivierender Versuch, der eine kontroverse Diskussion aufkommen ließ. Die Erklärung macht die Bedeutung eines Modells bewusst.



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