MINT lernen

Ladungen

Zwei Aufgaben im Stil der schriftlichen Abiturprüfung — Ladungstrennung, Ladungsregel und Ladungserhaltung mit Operatoren und vollständigem Erwartungshorizont.

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Kamm und Wasserstrahl

AFB I

Ein Kunststoffkamm wird mehrfach durch trockenes Haar gezogen und anschließend neben einen dünnen Wasserstrahl gehalten. Der Strahl wird deutlich zum Kamm hin abgelenkt (Material M1), obwohl das Wasser selbst ungeladen ist. Gleichzeitig stehen die frisch gekämmten Haare voneinander ab.

M1Geladener Kamm neben einem Wasserstrahl
ohne Kamm − − − − Kunststoffkamm negativ geladen Ablenkung + − Ausschnitt aus dem Strahl: Ladungen verschieben sich

Der geladene Kamm lenkt den ungeladenen Strahl merklich aus seiner senkrechten Bahn ab.

  1. Beschreiben Sie, wie der Kamm beim Kämmen negativ geladen wird, und geben Sie an, welche Ladung die Haare danach tragen.
  2. Erklären Sie mithilfe der Ladungsregel, warum die frisch gekämmten Haare voneinander abstehen.
  3. Erklären Sie, warum der geladene Kamm den insgesamt ungeladenen Wasserstrahl anzieht.
Hinweis zu Aufgabe a)
Beim Reiben wird keine Ladung erzeugt, sondern nur verschoben. Frage dich, welcher der beiden Partner die Elektronen abgibt und welcher sie aufnimmt.Der Operator „angeben“ verlangt nur das Ergebnis — hier die Ladungsart der Haare.
Hinweis zu Aufgabe b)
Alle Haare wurden auf dieselbe Weise geladen. Tragen sie damit gleichnamige oder ungleichnamige Ladung?
Hinweis zu Aufgabe c)
Das Wasser ist als Ganzes neutral, seine Ladungen sind aber verschiebbar. Überlege, welche Ladungsart nach der Verschiebung dem Kamm näher liegt.Anziehung und Abstoßung wirken hier gleichzeitig — entschieden wird die Sache über den Abstand.