Physik – Elektrizität – Elektrische Felder untersuchen

Elektrische Felder untersuchen

Versuchsvideo (ohne Ton)

Übungen

 

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Elektrische Felder untersuchen
Klassenstufen	7/8
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partnerarbeit für die drei Versuche im Video oder in Partnerarbeit an Lernstationen
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können: • Versuche zum Nachweis elektrischer Felder planen, durchführen und auswerten • das elektrische Feld modellhaft darstellen

Vorausgesetzte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler:

• können ein einfaches Atommodell beschreiben
• kennen den Begriff elektrische Ladung
• führen Experimente durch zur Ladungstrennung durch Reibung

Materialliste

Teilversuch 1 (Folie/Papierschnipsel), je Versuchsgruppe:

• einige Papierschnipsel
• Klarsichthülle, farbig
• Wolltuch

Teilversuch 2 (Kunststoffstab/Wasserstrahl), je Versuchsgruppe:

• Becherglas, Borosilikatglas 3.3, HF, 150 ml
• Bürette
• ggf. Stativmaterial
• Kristallisierschale, 190 mm
• Maßstab, 50 cm
• Reibungsstab, Kunststoff
• Wolltuch

Teilversuch 3 (Kunststoffstab/Rauch), je Versuchsgruppe:

• Feuerzeug
• Petrischale, Glas, 80 mm
• Räucherkerze
• Reibungsstab, Kunststoff
• Wolltuch

Bei Cornelsen Experimenta finden Sie weitere passgenau abgestimmte Experimentiermaterialien – unkompliziert und schnell:
cornelsen-experimenta.de/NuT-hybrid

Hinweise zur Vorbereitung

Alle Materialien (Geräte, Arbeitsblätter, Hilfeblätter, Protokollvorlagen) müssen für jede Versuchsgruppe bereitgestellt werden, zum Beispiel in Körben, auf Tabletts oder in Schalen.

Für den Teilversuch 2 bietet sich als Alternative zur zerbrechlichen Bürette beispielsweise das Wasserbecken mit Wasserventil im Fachraum an. Prinzipiell eignet sich jeder Wasserhahn, dessen Wasserstrahl sehr fein eingestellt werden kann.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Die im Video gezeigten Experimente sind wenig zeitaufwendig und in der Regel in ca. 10 Minuten zu bewältigen. Daher bietet sich hier das Lernen an Stationen an. Neben den drei Experimenten können entsprechend der Größe der Lerngruppe weitere Stationen hinzugefügt werden. An jeder Station befinden sich Stationskarten mit den relevanten Informationen zum Aufbau und zur Durchführung des Versuchs.  

Weitere mögliche Lernstationen:

• Luftballon am Wolltuch aufladen und über den Haaren halten 
• Stäbe ( aus Kunststoff, Glas usw.) aufladen und die Ladung mit einem Schüler-Elektroskop messen 
• Schulhefter aus transparentem Kunststoff aufschlagen 
• Aufkleber von der Folie abziehen bzw. Lebensmittelfolie von der Rolle abziehen 
• Person mit einer Elektrisiermaschine schwach aufladen und einen metallischen Körper berühren lassen  

Die Stationen „brennende Räucherkerze“ und „Aufladen einer Person“ erfordern eine direkte Kontrolle durch die Lehrkraft. Daher empfiehlt sich der Aufbau dieser Versuche am Lehrertisch. 

Tipps zum Versuchsablauf mit Lernstationen: 

• Lernstationen räumlich gut verteilen 
• Versuchsmaterialien für jede Station entsprechend der Versuchsskizze zum Beispiel auf Tabletts vorsortieren  
• Versuch entsprechend der Stationskarte vorbereiten und durchführen lassen
• Ergebnisse der realisierten Stationsversuche protokollieren lassen

Die Anzahl der tatsächlich realisierten Stationen ist unerheblich, weil stets das gleiche physikalische Phänomen betrachtet wird. Somit besteht auch kein zeitlicher Zwang beim Experimentieren.  

Entsprechend dem Niveau der Schülerinnen und Schüler kann das Video auch als Einstiegsdemonstration und Hilfe für den Versuch eingesetzt werden. 

Hinweise zur Auswertung

Die Ergebnissicherung erfolgt im Anschluss der Stationsarbeit in der folgenden Unterrichtsstunde mit der Bearbeitung der editierbaren Protokollvorlage. Dabei wird das elektrische Feld als Ursache der Elektrisierung und Kraftwirkung auf Körper erkannt und die Eigenschaften elektrischer Felder erarbeitet und formuliert.  

Die Abstraktion des elektrischen Felds kann mit geeigneten modellhaften Vorstellungen erfolgen, zum Beispiel dem Feldlinienmodell. Die Schülerinnen und Schüler zeichnen und interpretieren Modellvorstellungen für unterschiedliche Versuchsanordnungen. 

Downloads

(jeweils editierbare Worddateien)

Weiteres

Projektidee Lernspiel „Wettrennen mit einem elektrischen Feldmotor“:

1. „Rennstrecke“ aufbauen – einfach (gerade Stecke) oder kompliziert (mit Kurven) mit Banden aus zwei Gliedermaßstäben („Zollstöcken”)
2. Tischtennisball auf Startposition legen
3. Kunststoffstab mit Wolltuch aufladen (kann auch während des Rennens wiederholt werden)
4. Tischtennisball mit dem Kunststoffstab schnell zum Ziel führen, ohne den Ball zu berühren; dabei Zeit mit Stoppuhr oder Smartphone messen (jede teilnehmende Person hat 3 Versuche)
5. Ergebnisse notieren und auswerten 

Autor: Dr. Dietmar Karau