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Zwei Metallkugeln in Kontakt
AFB IZwei gleich große Metallkugeln A und B stehen auf isolierenden Stativen und berühren einander. Ein zuvor an Kunstfell geriebener und dadurch negativ geladener Kunststoffstab wird der Kugel A genähert, ohne sie zu berühren, und dort ruhig gehalten (Material M1).
M1Versuchsanordnung — zwei sich berührende Kugeln
Der Stab berührt die Kugeln nicht. Beide Kugeln zusammen bilden, solange sie sich berühren, einen einzigen Leiter.
- Beschreiben Sie die Ladungsverteilung in der Anordnung, während der Stab in der gezeichneten Lage gehalten wird.
- Geben Sie an, welche Ladung Kugel A und Kugel B tragen, wenn man die Kugeln bei genähertem Stab voneinander trennt und den Stab erst danach entfernt.
- Nennen Sie die Gesamtladung der beiden Kugeln vor Versuchsbeginn und nach dem Trennen.
Hinweis zu Aufgabe a)
In einem Metall sind nur die Elektronen frei beweglich, die Atomrümpfe nicht. Überlege, in welche Richtung sich diese Elektronen bewegen, wenn links etwas Negatives in der Nähe ist. Beachte dabei, dass sich die beiden Kugeln berühren und deshalb zusammen einen einzigen Leiter bilden. „Beschreiben“ verlangt eine geordnete Wiedergabe des Vorgangs — wer sich bewegt, wohin, und was am Ende wo sitzt.
Hinweis zu Aufgabe b)
Entscheidend ist die Reihenfolge: Solange sich die Kugeln berühren, können Elektronen zwischen ihnen wandern. Sobald sie getrennt sind, ist dieser Weg unterbrochen — auch wenn der Stab danach weggenommen wird. Bei „Geben Sie an“ genügt das Ergebnis; Nachvollziehbarkeit entsteht schon dadurch, dass man den Zustand beider Kugeln angibt.
Hinweis zu Aufgabe c)
Es wird von außen keine Ladung zugeführt — der Stab berührt die Kugeln nicht. Überlege mit der Ladungserhaltung, was das für die Summe der Ladungen beider Kugeln vor dem Versuch und nach dem Trennen bedeutet.