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2026-07-28T13:12:24Z

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= Elektrostatik - Physik =

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= Einleitung =

Die [[Elektrostatik]] ist ein Teilgebiet der [[Physik]]. Sie untersucht ruhende oder nahezu ruhende [[Elektrische Ladung|elektrische Ladungen]], die Kräfte zwischen ihnen und die dadurch entstehenden [[Elektrisches Feld|elektrischen Felder]]. Du kennst solche Erscheinungen aus dem Alltag: Ein geriebener Luftballon haftet an der Wand, Haare stehen ab, ein Pullover knistert oder an einer Türklinke springt ein kleiner Funke über.

[[Datei:Static slide.jpg|500px|rahmenlos|center]]

Bei der Elektrostatik werden Ladungen nicht aus dem Nichts erzeugt. Sie werden zwischen Körpern getrennt oder verschoben. Grundlage ist die '''Ladungserhaltung''': In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtladung konstant.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=ARA1wJvyHSE |500|center}}

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== Lernziele ==

Nach diesem aiMOOC kannst Du:
# [[Elektrische Ladung]] als Elektronenüberschuss oder Elektronenmangel beschreiben.
# [[Coulombsches Gesetz|Coulomb-Kräfte]] qualitativ erklären und einfache Aufgaben berechnen.
# [[Elektrisches Feld|Feldlinienbilder]] lesen und Feldstärken bestimmen.
# [[Influenz]] und [[Polarisation]] unterscheiden.
# die Funktion von [[Elektroskop]], [[Kondensator]] und elektrostatischen Generatoren erklären.
# Nutzen, Risiken und Anwendungen elektrostatischer Vorgänge beurteilen.

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= Elektrische Ladung =

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== Positive und negative Ladung ==

Materie besteht aus [[Atom|Atomen]]. Ein Atom enthält positiv geladene [[Proton|Protonen]] im Kern und negativ geladene [[Elektron|Elektronen]] in der Hülle. Ein Körper ist:

# '''neutral''', wenn positive und negative Ladungen gleich groß sind.
# '''negativ geladen''', wenn ein Elektronenüberschuss vorliegt.
# '''positiv geladen''', wenn Elektronen fehlen.

Die kleinste frei auftretende Ladungsmenge ist die [[Elementarladung]]:

<math>e \approx 1{,}602 \cdot 10^{-19}\,\mathrm{C}</math>

Die Einheit der Ladung ist das [[Coulomb]] mit dem Einheitenzeichen <math>\mathrm{C}</math>. Eine Ladung lässt sich als <math>Q=n\cdot e</math> schreiben.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=BGxVbjEpq4c |500|center}}

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== Anziehung und Abstoßung ==

Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Ungleichnamige Ladungen ziehen sich an. Diese Regel gilt für positive und negative Ladungen gleichermaßen.

[[Datei:Charges repulsion attraction.svg|500px|rahmenlos|center]]

'''Merke:''' Das Vorzeichen entscheidet über Anziehung oder Abstoßung. Der Betrag der Ladung beeinflusst die Stärke der Kraft.

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== Ladung durch Berührung und Reibung ==

Wenn zwei unterschiedliche Stoffe eng miteinander in Kontakt kommen und anschließend getrennt werden, können Elektronen von einem Stoff zum anderen übergehen. Reibung vergrößert und wiederholt den Kontakt. Dadurch kann die Ladungstrennung deutlicher werden.

Ein typisches Beispiel ist ein Luftballon, der an Haaren oder Wolle gerieben wird. Der Ballon kann danach Papierschnipsel anziehen oder an einer Wand haften. Dabei entsteht keine neue Gesamtladung: Ein Körper erhält Elektronen, der andere verliert entsprechend viele.

'''Sicher experimentieren:''' Verwende nur ungefährliche Alltagsmaterialien. Halte elektrostatische Versuche von Steckdosen, offenen Flammen, brennbaren Stoffen und empfindlicher Elektronik fern.

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== Leiter und Isolatoren ==

In [[Elektrischer Leiter|Leitern]] können sich Ladungsträger gut bewegen. In Metallen sind dies vor allem Elektronen. In [[Isolator|Isolatoren]] sind Ladungen stärker gebunden und bleiben eher an der Stelle, an der sie entstanden sind.

{| class="wikitable"
! Stoffgruppe
! Verhalten der Ladungen
! Beispiele
|-
| Leiter
| Ladungen können sich verteilen und über Kontakte abfließen.
| Metalle, Graphit, Salzlösungen
|-
| Isolatoren
| Ladungen bleiben weitgehend örtlich gebunden.
| Kunststoff, Glas, Gummi, trockene Luft
|}

Feuchte Luft und feuchte Oberflächen leiten besser als trockene. Deshalb sind elektrostatische Effekte im Winter oder in trockenen Räumen oft stärker wahrnehmbar.

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= Das Coulombsche Gesetz =

Das [[Coulombsches Gesetz|Coulombsche Gesetz]] beschreibt die Kraft zwischen zwei punktförmig gedachten Ladungen. Für den Betrag gilt im Vakuum näherungsweise:

<math>F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\frac{|q_1q_2|}{r^2}</math>

Dabei sind <math>q_1</math> und <math>q_2</math> die Ladungen, <math>r</math> ihr Abstand und <math>\varepsilon_0</math> die elektrische Feldkonstante. Häufig wird auch geschrieben:

<math>F = k\cdot\frac{|q_1q_2|}{r^2}</math>

mit <math>k \approx 8{,}99\cdot 10^9\,\mathrm{\frac{N\,m^2}{C^2}}</math>.

[[Datei:Coulombsche.Drehwaage.Nachbau.jpg|400px|rahmenlos|center]]

Die Kraft:
# wird größer, wenn eine der Ladungen größer wird.
# wird viermal kleiner, wenn der Abstand verdoppelt wird.
# wirkt entlang der Verbindungslinie der Ladungen.
# ist bei ungleichnamigen Ladungen anziehend und bei gleichnamigen abstoßend.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=GYGXcmjVhJA |500|center}}

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== Rechenbeispiel ==

Gegeben sind <math>q_1=+2\,\mathrm{nC}</math>, <math>q_2=-3\,\mathrm{nC}</math> und <math>r=0{,}10\,\mathrm{m}</math>.

<math>
F = 8{,}99\cdot10^9\cdot
\frac{2\cdot10^{-9}\cdot3\cdot10^{-9}}{(0{,}10)^2}
\approx 5{,}4\cdot10^{-6}\,\mathrm{N}
</math>

Die Kraft beträgt etwa <math>5{,}4\,\mathrm{\mu N}</math>. Da die Ladungen verschiedene Vorzeichen haben, ist sie '''anziehend'''.

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= Das elektrische Feld =

Eine Ladung verändert den Raum um sich. Eine zweite Ladung erfährt dort eine Kraft. Dies beschreibt man mit dem [[Elektrisches Feld|elektrischen Feld]].

Die elektrische Feldstärke ist definiert als Kraft pro positiver Probeladung:

<math>\vec E = \frac{\vec F}{q}</math>

Die Einheit ist <math>\mathrm{N/C}</math>. Gleichwertig ist <math>\mathrm{V/m}</math>.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=iVE-nd9CEy8 |500|center}}

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== Feldlinien ==

[[Feldlinie|Feldlinien]] sind ein Modell. Sie machen Richtung und Stärke eines Feldes sichtbar.

# Feldlinien beginnen an positiven Ladungen und enden an negativen Ladungen.
# Die Pfeilrichtung zeigt die Kraft auf eine positive Probeladung.
# Je dichter die Feldlinien liegen, desto stärker ist das Feld.
# Feldlinien schneiden sich nicht.
# An einer Leiteroberfläche stehen Feldlinien im elektrostatischen Gleichgewicht senkrecht.

[[Datei:Electric-field-lines.svg|500px|rahmenlos|center]]

Ein reales Feldlinienbild lässt sich zum Beispiel mit kleinen Körnchen in einer isolierenden Flüssigkeit annähern. Die Körnchen richten sich im Feld aus.

[[Datei:Semolina-grains-on-castor-oil-dipole-field.jpg|500px|rahmenlos|center]]

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== Radialfeld und homogenes Feld ==

Um eine einzelne Punktladung entsteht ein '''Radialfeld'''. Seine Feldstärke nimmt mit dem Quadrat des Abstandes ab:

<math>E = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\frac{|Q|}{r^2}</math>

Zwischen zwei großen, parallelen und entgegengesetzt geladenen Platten ist das Feld im Inneren näherungsweise '''homogen'''. Dort verlaufen Feldlinien parallel und mit ungefähr gleichem Abstand.

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== Superpositionsprinzip ==

Erzeugen mehrere Ladungen ein Feld, addieren sich ihre Feldstärkevektoren:

<math>\vec E_{\mathrm{ges}}=\vec E_1+\vec E_2+\dots+\vec E_n</math>

Du musst dabei nicht nur die Beträge, sondern auch die Richtungen beachten. Das Superpositionsprinzip gilt ebenso für die Coulomb-Kräfte mehrerer Ladungen.

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= Influenz und Polarisation =

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== Influenz in Leitern ==

[[Influenz]] ist die Verschiebung beweglicher Ladungen in einem Leiter durch ein äußeres elektrisches Feld. Näherst Du einen negativ geladenen Stab einer neutralen Metallkugel, werden Elektronen in der Kugel abgestoßen. Auf der nahen Seite bleibt dadurch ein positiver Bereich, auf der fernen Seite sammelt sich mehr negative Ladung.

[[Datei:Charging-by-electrostatic-induction.svg|400px|rahmenlos|center]]

Durch Influenz kann ein neutraler Leiter von einem geladenen Körper angezogen werden. Die entgegengesetzte Ladung liegt näher und wirkt deshalb stärker als die gleichnamige Ladung auf der weiter entfernten Seite.

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== Polarisation in Isolatoren ==

In Isolatoren können Ladungen nicht frei durch den ganzen Körper wandern. Ein äußeres Feld verschiebt jedoch positive und negative Ladungsschwerpunkte geringfügig gegeneinander oder richtet vorhandene Dipole aus. Dies nennt man [[Polarisation]].

So kann ein geladener Luftballon an einer neutralen Wand haften: Die Wand wird polarisiert, und die entgegengesetzte Ladung liegt dem Ballon etwas näher.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=SKO-Yqq9lcc |500|center}}

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== Feldfreier Leiter und Faradayscher Käfig ==

Im Inneren eines Leiters ist die elektrische Feldstärke im elektrostatischen Gleichgewicht null. Überschüssige Ladung befindet sich auf der Oberfläche. Eine geschlossene leitende Hülle kann ihren Innenraum gegen äußere statische Felder abschirmen. Dieses Prinzip heißt [[Faradayscher Käfig]].

[[Datei:Field inside conductor.png|450px|rahmenlos|center]]

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= Das Elektroskop =

Ein [[Elektroskop]] weist elektrische Ladungen nach. Gelangt Ladung auf den Metallstab, tragen Zeiger oder Metallblättchen gleichnamige Ladungen und stoßen sich ab. Ein Ausschlag zeigt deshalb eine Ladung oder Ladungstrennung an.

[[Datei:Electroscope showing induction.png|450px|rahmenlos|center]]

Mit einem Elektroskop kannst Du:
# die Wirkung eines geladenen Körpers nachweisen.
# Influenz beobachten.
# Ladungen vergleichen, wenn die Versuchsbedingungen gleich bleiben.
# Entladung durch Berührung oder Erdung untersuchen.

Ein Elektroskop misst das Vorzeichen einer unbekannten Ladung nur dann eindeutig, wenn es zuvor mit einer bekannten Ladung geladen wurde.

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= Elektrisches Potential und Spannung =

Das [[Elektrisches Potential|elektrische Potential]] beschreibt, wie viel elektrische potenzielle Energie pro Ladung an einem Ort vorhanden ist. Die [[Elektrische Spannung|Spannung]] ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Orten:

<math>U=\frac{W}{Q}</math>

Die Einheit ist das [[Volt]].

In einem homogenen Feld gilt für eine Bewegung parallel zu den Feldlinien:

<math>U=E\cdot d</math>

Beispiel: Bei <math>U=6\,\mathrm{V}</math> und <math>d=2\,\mathrm{mm}=0{,}002\,\mathrm{m}</math> gilt:

<math>E=\frac{U}{d}=3000\,\mathrm{V/m}</math>

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= Der Plattenkondensator =

Ein [[Kondensator]] speichert getrennte Ladungen und Energie in einem elektrischen Feld. Ein einfacher Plattenkondensator besteht aus zwei leitenden Platten, die durch einen Isolator, das [[Dielektrikum]], getrennt sind.

[[Datei:Parallel-plate-capacitor-with-field-overlay.jpg|500px|rahmenlos|center]]

Die [[Elektrische Kapazität|Kapazität]] ist:

<math>C=\frac{Q}{U}</math>

Für einen idealisierten Plattenkondensator gilt:

<math>C=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{A}{d}</math>

Die Kapazität wird größer, wenn die Plattenfläche <math>A</math> größer, der Abstand <math>d</math> kleiner oder die relative Permittivität <math>\varepsilon_r</math> des Dielektrikums größer wird.

Die gespeicherte Energie beträgt:

<math>W_{\mathrm{el}}=\frac{1}{2}CU^2</math>

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=vvQ-kkTh3Fk |500|center}}

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= Elektrostatische Generatoren =

Elektrostatische Generatoren trennen Ladungen und erzeugen dadurch hohe Spannungen bei meist kleinen Strömen. Beispiele sind die [[Wimshurstmaschine]] und der [[Van-de-Graaff-Generator]].

[[Datei:Wimshurstmachine.jpg|500px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Van de Graaff Generator.svg|400px|rahmenlos|center]]

Berührt eine isoliert stehende Person die Kugel eines Van-de-Graaff-Generators, erhalten die Haare gleichnamige Ladungen. Sie stoßen sich gegenseitig ab und stehen auseinander.

[[Datei:Electro-Static Generator.jpg|350px|rahmenlos|center]]

Solche Geräte dürfen im Unterricht nur unter fachkundiger Aufsicht betrieben werden. Auch bei kleinen Stromstärken können Funken erschrecken, elektronische Geräte beschädigen oder in ungeeigneter Umgebung brennbare Stoffe entzünden.

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= Entladung, Blitz und ESD =

Wird die elektrische Feldstärke in Luft groß genug, kann die Luft teilweise ionisiert und leitfähig werden. Es kommt zu einer [[Elektrische Entladung|elektrischen Entladung]], sichtbar als Funke oder Blitz.

[[Datei:Thunder rym.png|500px|rahmenlos|center]]

Ein [[Blitz]] ist eine sehr große elektrische Entladung innerhalb einer Wolke, zwischen Wolken oder zwischen Wolke und Erde. Die Elektrostatik erklärt die Ladungstrennung und den Beginn der Entladung; der vollständige Blitz ist ein dynamischer Vorgang mit starkem Strom und erhitztem Plasma.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=CNLm3u8Heyg |500|center}}

[[Elektrostatische Entladung|ESD]] bedeutet electrostatic discharge. Schon ein kleiner, kaum fühlbarer Funke kann empfindliche elektronische Bauteile beschädigen. Schutzmaßnahmen sind:
# leitfähige Arbeitsunterlagen und Erdungsarmbänder.
# geeignete Verpackungen für elektronische Bauteile.
# kontrollierte Luftfeuchtigkeit.
# Berühren geerdeter Metallflächen vor Arbeiten an empfindlicher Elektronik.

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= Anwendungen der Elektrostatik =

Elektrostatische Kräfte werden technisch genutzt:
# [[Elektrofilter]] entfernen Staubteilchen aus Gasen.
# Beim [[Pulverbeschichtung|Pulverbeschichten]] werden geladene Farbteilchen von einem Werkstück angezogen.
# In [[Laserdrucker|Laserdruckern]] und Kopierern steuern Ladungsmuster die Übertragung von Toner.
# Elektrostatische Trennverfahren sortieren Stoffgemische.
# Kapazitive Sensoren reagieren auf Änderungen elektrischer Felder.

Anwendungen funktionieren zuverlässig, wenn Ladung, Feld, Materialeigenschaften, Luftfeuchtigkeit und Erdung kontrolliert werden.

{{BR}}
= Versuche für den Unterricht =

{{BR}}
== Versuch 1: Ballon und Papierschnipsel ==

Material: Luftballon, Wollstoff oder Haare, kleine Papierschnipsel.

# Reibe den Ballon am Stoff.
# Nähere ihn den Papierschnipseln, ohne sie zuerst zu berühren.
# Beobachte Anziehung, Kontakt und mögliches späteres Abstoßen.
# Erkläre die Beobachtung mit Ladungstrennung und Polarisation.

{{BR}}
== Versuch 2: Wasserstrahl ablenken ==

Material: Kunststoffkamm oder Kunststoffstab, Wollstoff, dünner Wasserstrahl.

# Lade den Kamm durch Reiben.
# Nähere ihn seitlich einem sehr dünnen Wasserstrahl.
# Beobachte die Ablenkung.
# Erkläre sie durch die Polarisation der Wassermoleküle.

{{BR}}
== Versuch 3: Einfaches Elektroskop ==

Material: Glasgefäß, leitender Draht, Metallkugel oder Alufolie, zwei sehr leichte Aluminiumstreifen.

# Baue den Draht isoliert durch den Deckel.
# Befestige innen zwei leichte Metallstreifen.
# Lade einen Kunststoffstab auf und berühre oder nähere ihn der oberen Elektrode.
# Vergleiche Kontaktaufladung und Influenz.

'''Sicherheit:''' Nutze keine Netzspannung und keine selbstgebauten Hochspannungsquellen.

{{BR}}
= Interaktive Simulation =

Erkunde, warum ein Ballon am Pullover oder an der Wand haftet. Beobachte dabei die Verteilung positiver und negativer Ladungen.

<iframe> https://phet.colorado.edu/de/simulations/balloons-and-static-electricity </iframe>

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Was bedeutet ein Elektronenüberschuss bei einem Körper?'''
(Der Körper ist negativ geladen)
(!Der Körper ist positiv geladen)
(!Der Körper ist immer neutral)
(!Der Körper enthält keine Protonen)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie wirken zwei gleichnamige elektrische Ladungen aufeinander?'''
(Sie stoßen sich ab)
(!Sie ziehen sich an)
(!Sie üben keine Kraft aus)
(!Sie werden automatisch neutral)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Größe nimmt im Coulombschen Gesetz mit dem Quadrat des Abstandes ab?'''
(Die elektrische Kraft)
(!Die Elementarladung)
(!Die Anzahl der Protonen)
(!Die elektrische Kapazität)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''In welche Richtung zeigt eine elektrische Feldlinie?'''
(In Richtung der Kraft auf eine positive Probeladung)
(!Immer nach oben)
(!Vom negativen zum positiven Pol)
(!Parallel zu jeder Leiteroberfläche)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was beschreibt die elektrische Feldstärke?'''
(Kraft pro Probeladung)
(!Ladung pro Zeit)
(!Energie pro Masse)
(!Widerstand pro Fläche)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was geschieht bei Influenz in einem Metall?'''
(Bewegliche Elektronen werden verschoben)
(!Protonen verlassen den Atomkern)
(!Neue Ladung wird erzeugt)
(!Der Leiter wird zu einem Magneten)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was geschieht bei Polarisation in einem Isolator?'''
(Ladungsschwerpunkte werden gegeneinander verschoben)
(!Alle Elektronen fließen aus dem Stoff)
(!Der Stoff verliert seine Atome)
(!Die Gesamtladung muss positiv werden)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wozu dient ein Elektroskop?'''
(Zum Nachweis elektrischer Ladung)
(!Zum Erzeugen von Licht)
(!Zum Messen der Masse)
(!Zum Nachweis von Schall)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Beziehung gilt für die Kapazität eines Kondensators?'''
(C gleich Q durch U)
(!C gleich U mal Q)
(!C gleich F durch Q)
(!C gleich U durch d)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum stehen Haare an einem Van-de-Graaff-Generator auseinander?'''
(Die Haare tragen gleichnamige Ladungen)
(!Die Haare werden magnetisch)
(!Warme Luft drückt die Haare nach außen)
(!Die Schwerkraft kehrt sich um)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Elektronenüberschuss || negative Ladung
|-
| Elektronenmangel || positive Ladung
|-
| Coulombkraft || Wechselwirkung zwischen Ladungen
|-
| Feldlinie || Richtung einer positiven Probeladung
|-
| Influenz || Ladungsverschiebung im Leiter
|-
| Polarisation || Verschiebung gebundener Ladungsschwerpunkte
|-
| Elektroskop || Ladungsnachweis
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Reibungselektrizität'''
| Ladungstrennung durch wiederholten Stoffkontakt
|-
| '''Coulombsches Gesetz'''
| Kraft zwischen Punktladungen
|-
| '''Elektrisches Feld'''
| Kraftwirkung im Raum um Ladungen
|-
| '''Influenz'''
| Verschiebung beweglicher Ladungen
|-
| '''Polarisation'''
| Ausrichtung oder Verschiebung gebundener Ladungen
|-
| '''Kondensator'''
| Speicherung getrennter Ladungen

|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Elektronen || Welche Teilchen bewegen sich in Metallen besonders leicht?
|-
| Coulomb || Wie heißt die Einheit der elektrischen Ladung?
|-
| Elektroskop || Welches Gerät weist elektrische Ladung nach?
|-
| Influenz || Wie heißt die Ladungsverschiebung in einem Leiter?
|-
| Polarisation || Wie heißt die Verschiebung gebundener Ladungsschwerpunkte?
|-
| Kondensator || Welches Bauteil speichert Ladung in einem elektrischen Feld?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Elektrostatik+Physik </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Ein Körper mit Elektronenüberschuss ist { negativ } geladen. Gleichnamige Ladungen { stoßen } sich ab. Die Einheit der elektrischen Ladung heißt { Coulomb }. Die Kraft zwischen zwei Punktladungen beschreibt das { Coulombsche Gesetz }. Die Feldstärke ist Kraft pro { Probeladung }. Feldlinien beginnen an { positiven } Ladungen. Die Verschiebung freier Ladungen in einem Leiter heißt { Influenz }. In einem Isolator führt ein äußeres Feld zur { Polarisation }. Ein Elektroskop dient dem { Ladungsnachweis }. Ein Kondensator speichert Energie in einem elektrischen { Feld }.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===
# [[Alltagsphänomene]]: Fotografiere oder beschreibe drei elektrostatische Erscheinungen aus Deinem Alltag und ordne sie den Begriffen Ladungstrennung, Anziehung oder Entladung zu.
# [[Ballonexperiment]]: Führe den Versuch mit Ballon und Papierschnipseln durch und erstelle ein beschriftetes Beobachtungsprotokoll.
# [[Begriffsnetz]]: Gestalte ein Begriffsnetz mit Ladung, Elektron, Kraft, Feld, Influenz, Polarisation und Elektroskop.
# [[Feldlinienbild]]: Zeichne Feldlinien für eine positive Punktladung, eine negative Punktladung und ein elektrisches Dipol.

{{BR}}
=== Standard ===
# [[Versuchsvergleich]]: Vergleiche, wie gut sich Kunststoff, Glas, Metall und Papier elektrostatisch aufladen lassen. Plane faire Versuchsbedingungen.
# [[Elektroskop bauen]]: Baue ein einfaches Elektroskop, dokumentiere Aufbau und Funktion und erkläre seinen Ausschlag.
# [[Coulomb-Aufgaben]]: Erstelle drei eigene Rechenaufgaben zum Coulombschen Gesetz mit vollständigen Lösungen und Einheiten.
# [[Erklärvideo]]: Produziere ein zweiminütiges Video, das Influenz und Polarisation anhand zweier Beispiele unterscheidet.

{{BR}}
=== Schwer ===
# [[Feldkartierung]]: Untersuche mit einer Simulation das Feld mehrerer Punktladungen und dokumentiere Orte kleiner und großer Feldstärke.
# [[ESD-Schutzkonzept]]: Entwickle ein Schutzkonzept für eine Werkstatt, in der empfindliche elektronische Bauteile verarbeitet werden.
# [[Kondensator-Modell]]: Untersuche rechnerisch, wie Fläche, Plattenabstand und Dielektrikum die Kapazität verändern.
# [[Technikanalyse]]: Erkläre eine technische Anwendung der Elektrostatik, bewerte ihren Nutzen und beschreibe mögliche Risiken oder Grenzen.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Modellkritik Feldlinien]]: Erkläre, warum Feldlinien nützlich sind, aber keine realen Fäden im Raum darstellen. Nutze ein eigenes Beispiel.
# [[Abstandsabhängigkeit]]: Zwei gleich große Ladungen werden erst in Abstand <math>r</math>, dann in Abstand <math>2r</math> untersucht. Leite ohne Zahlen her, wie sich die Kraft verändert.
# [[Ballon an der Wand]]: Erkläre vollständig, warum ein negativ geladener Ballon von einer zunächst neutralen Wand angezogen wird.
# [[Leiter und Isolator]]: Vergleiche Influenz im Metall mit Polarisation im Kunststoff. Nenne Gemeinsamkeit und entscheidenden Unterschied.
# [[Kondensator-Transfer]]: Beurteile, wie sich die Kapazität ändert, wenn die Plattenfläche verdoppelt und gleichzeitig der Abstand halbiert wird.
# [[ESD-Fallanalyse]]: Ein technisches Gerät fällt nach dem Auspacken aus. Entwickle eine plausible elektrostatische Erklärung und geeignete Vorbeugemaßnahmen.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema sind wichtig:
# Du verwendest die Begriffe Ladung, Elektron, Feld, Kraft, Influenz und Polarisation fachlich korrekt.
# Du kannst Beobachtungen aus Experimenten mit einem Teilchen- und Feldmodell erklären.
# Du stellst Feldlinienbilder regelgerecht dar und deutest ihre Richtung und Dichte.
# Du löst einfache Aufgaben mit <math>F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}</math>, <math>E=\frac{F}{q}</math> und <math>C=\frac{Q}{U}</math>.
# Du gibst Ergebnisse mit Größen, Einheiten und sinnvoller Rundung an.
# Du unterscheidest Nachweis, Speicherung, Anwendung und Entladung elektrischer Ladung.
# Du beachtest Sicherheitsregeln und kannst ESD-Schutzmaßnahmen begründen.
# Du überträgst die Grundlagen auf ein neues Alltags- oder Technikbeispiel.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Elektrostatik </iframe>

{{BR}}
== Weitere freie Lernangebote ==

# [https://phet.colorado.edu/de/simulations/balloons-and-static-electricity PhET: Ballons und statische Elektrizität]
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Feld Wikipedia: Elektrisches Feld]
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Coulombsches_Gesetz Wikipedia: Coulombsches Gesetz]
# [https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/ladungen-felder-mittelstufe LEIFIphysik: Ladungen und Felder]
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Electrostatics Wikimedia Commons: Elektrostatik]

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Elektrostatik]]'''
# [[Elektrische Ladung]]
# [[Coulombsches Gesetz]]
# [[Elektrisches Feld]]
# [[Feldlinie]]
# [[Influenz]]
# [[Polarisation]]
# [[Elektroskop]]
# [[Kondensator]]
# [[Elektrische Spannung]]
# [[Elektrostatische Entladung]]
|}

[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Elektrizitätslehre]]
[[Kategorie:Elektrostatik]]
[[Kategorie:Schule]]
[[Kategorie:Sekundarstufe I]]
[[Kategorie:Sekundarstufe II]]
[[Kategorie:Klasse 7-10]]
[[Kategorie:Klasse 11-13]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Elektrostatik - Physik - Versionsgeschichte

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