Lernzirkel: Schwere, Elektrische und Magnetische Wechselwirkung (Gravitation, Elektrostatik, Magnetostatik): Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 28. April 2015, 13:36 Uhr

Ziel des Lernzirkels

Dieser Lernzirkel soll Ihnen die Gelegenheit geben die wichtigsten Eigenschaften der Gravitation, der elektrischen und magnetischen Wechselwirkung aus der Mittelstufe noch einmal zu wiederholen.

Führen Sie die verschiedenen Experimente durch und versuchen Sie mit Hilfe dieser Übersicht eine Erklärung für das Phänomen zu finden.

1) Ladungen - verschiedene Eigenschaften von Gegenständen

Schwere Ladung

• Welche der Aussagen beschreibt die Gravitation am besten? (Video: Was ist Gravitation? Eine Umfrage von "veritaserum".)

1) "Gravitation ist die Kraft, die uns und andere Gegenstände nach unten zur Erde zieht."

2) "Gravitation bewirkt die Anziehung von kleinen Objekten zu großen Objekten." (Ein Ball wird von der Erde angezogen, die Erde wird von der Sonne angezogen.)

3) "Gravitation ist Massenanziehung. Zwei Gegenstände, die Masse haben, werden zueinander hingezogen."

• Beschreibt ganz kurz die Funktionsweise einer Gravitationsdrehwaage. (Physikbuch mit beschreibendem Text.)

Magnetische Ladung

• Nähere das eine Ende eines Magneten verschiedenen Stellen des anderen Magneten.

Welche Wirkungen treten auf? Wann ist die Wirkung besonders stark?

• Hänge einen Magneten drehbar an einer Schnur auf.

An welcher Stelle befindet sich die Nordpolladung?

Elektrische Ladung

• Warum gibt es keine Gegenstände, die dauerhaft elektrisch geladen sind?

2) Summe und Differenz von Ladungen

Magnete wirken zusammen

• Wieviele Nägel kann man mit einem Nordpol anheben?

Haltet dann zwei Nordpole zusammen. Wieviele Nägel können zwei Nordpole anheben?

• Haltet einen Magneten waagrecht und hängt den mit der Knete beschwerten Nagel an den Nordpol (äußerste Kante!). Nähert dann den Südpol des anderen Magneten.

Erklärt eure Beobachtung!

Elektrische Ladungen löffeln

• Mit der Wimshurst-Maschine kann man elektrische Ladungen trennen. Dreht man die Kurbel im Uhrzeigersinn, so fließen Elektronen von einer Seite auf die andere. Die entstehenden Pole sind mit + und - markiert. Auf einem Elektroskop befindet sich ein "Faraday-Becher". Die kleine Metallkugel mit dem Kunststoffgriff nennt man "Ladungslöffel".

Nehmt den Ladungslöffel und berührt damit den -Pol und danach die Innenseite des Faraday-Bechers. Wiederholt dies noch zweimal.

Berührt dann den +Pol und die Innenseite des Bechers. Wiederholt dies ebenso.

Gravitation auf anderen Planeten

• Die Gravitation ist nicht überall gleich. Der Ortsfaktor gibt an, wie stark die Anziehungskraft an dieser Stelle ist.

Warum ist die Gravitation an den verschiedenen Orten denn so unterschiedlich?

Himmelskörper	Ortsfaktor in N/kg
Merkur	3,70
Venus	8,87
Erde	9,798
Mond	1,62
Mars	3,71
Jupiter	24,79
Saturn	10,44
Uranus	8,87
Neptun	11,15

3) Großer oder kleiner Abstand

Schwebender Magnet

• Ein Magnet schwebt über einem anderen Magneten. Wenn man oben draufdrückt, dann nähern sich die Magnete weiter an.

Wie kann man das erklären?

elektrischer Zauberstab

• Lege die metallbedampfte Folie auf den "Zauberstab" und schalte ihn ein. Versuche die Folie in der Schwebe zu halten.

Vergleiche den Versuch mit den beiden Magneten.

Leichtigkeit auf dem Mount Everest

• Am Meer werde ich mit 800N angezogen, aber auf dem Mount Everest nur noch mit 796N, dort bin ich also "leichter"!

Warum ist das so?

4) "Aufladen" und "Entladen"

Ein magnetischer Eisennagel

• Streicht mit einem der Pole einmal von einem bis zum anderen Ende über den Nagel. Sucht mit dem Kompass die am Nagel entstandenen Nord- und Südpole.
• Schmeißt dann den Nagel mehrmals auf den Boden und prüft nun nochmal auf Nord- und Südpole.

Durchgebrochener Magnet

• An den Stellen, an denen der Magnet durchgebrochen ist, befinden sich wieder Pole!

Welche Pole sind dort und warum?

Schallplatte und Glas reiben

• Reibe die Schallplatte mit dem Wollpulli. Halte dann die Glimmlampe an einer Seite fest und berühre die Schallplatte an verschiedenen Stellen.
• Reibe den Glasstab mit Papier und halte wieder die Glimmlampe an den Glasstab.

Erkläre deine Beobachtungen!

Gravitation An- und Ausschalten?

• Einen Nagel kann man magnetisieren, wobei magnetische Ladungen entstehen und wieder entmagnetisieren. Eine Schallplatte kann man elektrisch laden und entladen. Warum kann man nicht einem Stein schwere Ladung geben und wieder nehmen? Dann könnte man die Schwerewirkung auf den Stein an- und ausschalten!

5) Influenz (Polarisierung und Magnetisierung)

Gebogener Wasserstrahl

• Reibe ein Kunststofflineal an einem Wolllappen und halte es in die Nähe eines Wasserstrahls.

Warum lenkt das Lineal den Wasserstrahl ab?

Schallplattengenerator

• Entlade zunächst die Metallkugel, indem du sie mit der Hand berührst. Lade dann die Schallplatte durch Reiben negativ auf. Halte die Glimmlampe an einer ihrer beiden Anschlüsse fest.

1. Halte die Schallplatte in die Nähe der Metallkugel (nicht berühren!) und berühre danach die gegenüberliegende Seite der Kugel kurz mit der Glimmlampe.
2. Entferne die Schallplatte und berühre die Kugel wieder kurz mit der Glimmlampe.

Jetzt kann man immer wieder 1. und 2. wiederholen...

Erkläre, was dabei passiert!

Metallsortierung

• Nicht nur zwischen zwei Magneten gibt es eine Wechselwirkung. Auch zwischen manchen Metallen und Magneten.

Teste verschiedene Münzen mit dem Magneten!

Wie kann man das erklären?

"schwere" Influenz

• Sogar elektrisch neutrale Gegenstände werden in der Nähe von elektrischen Ladungen beeinflusst, ebenso einige Stoffe in der Nähe von magnetischen Ladungen.

Warum gibt es nicht auch eine Influenz bei der Gravitation?