Elektrostatik – fachlicher Hintergrund und Unterrichtsvorschläge

1. Elektrostatik –fachlicher Hintergrund und Unterrichtsvorschläge Stiftung Bildungspakt Bayern Florian Ziegler 11.3.2013 florian.ziegler@phil.uni-augsburg.de http://www.philso.uni-augsburg.de/lehrstuehle/grundschuldid/downloads_skripten/lehrerfortbildung__gribs/

2. 4. Elektrostatik Warum sollte man elektrostatischen Phänomenen im Sachunterricht Raum geben? • Die Menschheit kannte die statische Elektrizität lange vor der fließenden Elektrizität. • Die Erklärung ist hilfreich beim Aufbau einer Modellvorstellung zum Strom. • Alle Experimente lassen sich mit einfachen Materialien und völlig gefahrlos durchführen.

3. 4. Elektrostatik Bohr´sches Atommodell: Kern: Protonen und NeutronenAtomhülle: Elektronen In Atomen herrscht ein Gleich-gewicht zwischen positiven undnegativen Ladungen. Sie sind nach außen elektrisch neutral. Unterschiedliche Ladungen ziehen sich an, gleiche Ladungen stoßen sich ab. Bildquelle: Zentrale für Unterrichtsmedien (www.zum.de)

4. 4. Elektrostatik Werden bei elektr. Nichtleitern äußere Elektronen (z.B. durch Reibung) entfernt, so entsteht ein Ladungsüberschuss. Luftballon und Pullover ziehen sich gegenseitig an.

5. 4. Elektrostatik Warum zieht der geladene Luftballon aber elektrisch neutralen Pfeffer an? Die überschüssigen Elektronen am Luftballon drücken die Elektronen im Pfeffer von sich weg. Die positiven Pfeffer-Ladungen sind dadurch näher am Luftballon als die negativen.

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7. 4. Elektrostatik Warum beginnen die Papiermännchen zu tanzen? Durch die Ladungsverschiebung in den Atomen der Papiermännchen werden diese von den überschüssigen Elektronen auf dem Kunststofflineal angezogen.

8. 4. Elektrostatik Warum verbiegt sich der Wasserstrahl? Wasser ist ein Dipol, da im Wasser-molekül Ladungsverschiebungen bestehen. δ- δ+ δ+

9. 4. Elektrostatik Warum verbiegt sich der Wasserstrahl? Die überschüssigen Elektronen auf dem Plastiklineal üben eine Anziehungskraft auf die positiv (teil-) geladenen Wasserstoff-atome aus und geben dem Wasserstrahl dadurch einen Richtungsimpuls.

10. Vorschläge für den Unterricht

11. Elektrostatik • 1. Der Luftballon und seine Anziehungskraft: • Phänomenbegegnung: Haare stehen zu Berge • Vorwissen und erste Vermutungen • Experimentierphase 1: mit Salz und Pfeffer (KV 18) • Gesprächskreis • Input: Modellvorstellung (TA-Bild + AB) (KV 19+20) • Transfer: Warum standen die Haare zu Berge?

13. Elektrostatik • 1. Der Luftballon und seine Anziehungskraft: • Experimentierphase 2: andere Gegenstände anziehen (KV 21 oben) • Schüler setzen weitere eigene Ideen um (KV 21 unten)

14. Elektrostatik 2. Forscheraufträge aus dem Phänomenkreis: Anwenden der Erkenntnisse, Überprüfen der Vermutungen, Vertiefung und Transfer in weiteren Forscheraufträgen(KV 22-25) Unterstützung durch Hilfekarten, Anregung durch weitere Nichtleiter Evtl. Anfertigen eigener Skizzen zur Erläuterung

15. Elektrostatik

16. Elektrostatik Individuelle Förderung und Differenzierung: „Salz und Pfeffer“-Versuch schafft gemeinsame Erfahrungsgrundlage für anschließendes Gespräch Versuchsreihen sind offen und können von Schülern gut variiert werden Zuwendung der Lehrkraft zu Schülern gut möglich, die in die Erklärung des sich wiederholenden Phänomens noch einmal mit Anleitung einsteigen wollen. Angebot von Hilfekarten

17. Literatur Ziegler, F., Grygier, P. & Hartinger, A. (Hrsg.) (2011): Individuelles Lernen im Sachunterricht – Strom und Magnetismus. Berlin: Cornelsen.

18. + + + + + + + + + + + + + + + + • - - - - • - - - - • - - - - • - - - - • - - - - • - - - - • - - - - • - - - -