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Erzeugung einer Ladung

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Team Digital
Erzeugung einer Ladung
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Erzeugung einer Ladung

Nach dem Schauen dieses Videos wirst du in der Lage sein, die Entstehung elektrischer Ladungen zu erklären.

Ladungstrennung durch Reibung

Zunächst lernst du, wie eine Ladungstrennung zu spürbaren elektrischen Ladungen führt. Anschließend lernst du, mit welchen Mitteln die Ladungstrennung herbeigeführt werden kann, wie die Art der Ladung mithilfe einer Glimmlampe bestimmt werden kann und was Influenz ist. Abschließend lernst du, wann bei einer Entladung ein Blitz erzeugt wird.

Ladungstrennung durch Influenz

Lerne etwas über die verblüffende Wirkung, die Blitzen zugeschrieben wird.

Das Video beinhaltet Schlüsselbegriffe, Bezeichnungen und Fachbegriffe wie elektrische Ladung, Atom, Atomkern, Atomhülle, Protonen, Neutronen, Elektronen, Elektronenmangel, Elektronenüberschuss, Ladungstrennung, Reibung, Influenz, Entladung und Glimmlampe.

Bevor du dieses Video schaust, solltest du bereits wissen, dass Stoffe aus Atomen bestehen.

Nach diesem Video wirst du darauf vorbereitet sein, etwas über die Coulombkraft und das Coulombgesetz zu lernen.

Transkript Erzeugung einer Ladung

Ganz schön geladen, das kleine Kerlchen! Wie macht es das mit den Blitzen? Hm, ein Blitz ist eine elektrische Entladung Aber bevor sich etwas entladen kann, sehen wir uns erstmal die „Erzeugung einer Ladung“ an. Eins vorweg: Elektrische Ladungen werden streng genommen gar nicht „erzeugt“, denn sie befinden sich bereits überall. Du hast bestimmt schon gehört, dass alles aus „Atomen“ besteht – und vielleicht auch, dass sich diese Atome aus einem „positiv“ geladenen Kern und einer „negativ“ geladenen Hülle zusammensetzen. In den Atomkernen sitzen „Neutronen“ und positiv geladene „Protonen“ fest beieinander. Die negativ geladenen „Elektronen“, die in der Hülle um den Kern herumschwirren, können sich dagegen deutlich freier bewegen. Sie können sogar zwischen verschiedenen Atomen hin- und herwechseln. Im Normalfall verteilen sie sich allerdings so, dass sie die positiven Ladungen der Atomkerne gleichmäßig ausgleichen, so dass von außen keine Ladung spürbar ist. Eine spürbare elektrische Ladung wird dann hervorgerufen, wenn die Elektronen von den Atomkernen getrennt werden und sich an einer Stelle sammeln. Das nennen wir „Ladungstrennung“. Und wie schafft man das? Eine einfache Möglichkeit, die mit Stoffen wie Gummi, Plastik, oder auch Wolle gut funktioniert, ist „Reibung“. Wenn du zum Beispiel einen Luftballon an deinen Haaren reibst, werden die Elektronen in deinen Haaren in Bewegung versetzt und auf den Luftballon abgestreift. Es herrscht jetzt ein „Elektronenmangel“ in deinen Haaren, und ein „Elektronenüberschuss“ auf dem Luftballon. Das tut nicht weh, aber es führt dazu, dass deine Haare jetzt „positiv“ geladen sind, weil viele Elektronen, also negative Ladungen, fehlen. Diese sitzen auf dem Luftballon, weshalb dieser nun „negativ“ geladen ist. Positive und negative Ladungen ziehen sich allerdings gegenseitig an, da sie die Ladungstrennung schnell wieder ausgleichen möchten. Deshalb kleben deine Haare am Luftballon. Nimmst du den Luftballon weg, stehen deine Haare aber immer noch zu Berge! Das liegt daran, dass „gleichnamige“ Ladungen sich abstoßen. Die einzelnen, positiv geladenen Haare wollen also so weit wie möglich voneinander entfernt stehen, was ziemlich lustig aussehen kann. Aber woher wissen wir, dass die Elektronen von den Haaren zum Luftballon gewandert sind und nicht umgekehrt? Das finden wir heraus, wenn wir den Luftballon entladen. Dazu nutzen wir eine Glimmlampe, die wir mit einer Metallplatte verbinden. Sobald der geladene Luftballon die Metallplatte berührt, leuchtet die Glimmlampe auf. Was ist passiert? Die überschüssigen Elektronen sind auf die Metallplatte übergegangen. Da Metall die Elektronen sehr gut weiterleitet, gelangen diese schnell zur Lampe – für kurze Zeit fließt ein Strom, und die linke Seite der Lampe leuchtet auf. Bei einem positiv geladenen Luftballon fließt ebenfalls ein Strom. Dann gehen nämlich Elektronen über das Metall auf den Luftballon über, um dessen Ladung auszugleichen. In dem Fall leuchtet allerdings die rechte Seite der Glimmlampe auf, da der Strom in die andere Richtung fließt. Hat man erstmal einen „geladenen Körper“, kann man damit auch in anderen Dingen Ladungen hervorrufen, ohne daran reiben zu müssen. Dieses Phänomen nennt man „Influenz“. Wenn du deinen geladenen Luftballon nur in die Nähe eines anderen Körpers bringst, werden durch die Abstoßung gleichnamiger Ladungen die Elektronen in dem Körper nach hinten gedrängt. Durch diese Ladungstrennung entstehen im Körper eine „positive“ und eine „negative“ Seite. So kannst du zum Beispiel mit dem geladenen Luftballon kleine Papierschnipsel anziehen. Durch die „Influenz“ bilden sich in den Schnipseln positiv geladene Seiten, die von den negativen Ladungen auf dem Luftballon angezogen werden. Probier' das doch selbst mal aus! Nutze dafür am besten die kleinen Papierreste, die sich in einem Locher sammeln. Und vergiss nicht, deinen Ballon vorher gut aufzuladen! Sobald die Schnipsel den Luftballon berühren, entladen sie sich und fallen deshalb bald wieder herunter. Blitze wirst du dabei keine sehen – die gibt es nur, wenn eine starke Entladung durch die Luft stattfindet. Dazu muss aber erst einiges an Ladung zusammenkommen. Wiederholen wir erstmal, was hier alles „zusammengekommen“ ist: Elektrische Ladungen werden nicht aus dem Nichts erzeugt, sondern ergeben sich aus der Verteilung der Elektronen um die Atomkerne. Bei der Ladungstrennung werden die „negativ“ geladenen Elektronen angesammelt und lassen die „positiv“ geladenen Atomkerne zurück. Das kann durch Reibung geschehen, oder durch Influenz ganz ohne Berührung erreicht werden. Bei der Entladung werden die Elektronen „abgeleitet“ – es fließt Strom. Nur eine starke Entladung durch die Luft erzeugt einen Blitz. Und das nutzen wir, um neues Leben zu erschaffen! Denn das ist Physik.

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