Ladung einfach erklärt I musstewissen Physik
musstewissen Physik
https://www.youtube.com/watch?v=BCkN0-PW7wA

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 In diesem Clip steigen wir ein in die Elektrostatik. Was ist Berührungs- oder Reibungselektrizität?
0:06 Die Form von Ladung und die Eigenschaften von Ladung. * Musik *
0:15 Wenn wir diesen Ballon hier an meinen Haaren reiben, dann können wir damit die Haare zu Berge stehen lassen.
0:21 Okay, das ist jetzt nicht die neueste Erkenntnis, aber wir wollen dieses Phänomen mal physikalisch untersuchen.
0:26 Was ist denn da los? Ich bin nicht der Erste, der sich das fragt.
0:31 Nein, auch im alten Griechenland, 600 vor Christus, gab es jemanden, der Ähnliches beobachtet hat.
0:36 Wir sprechen von Thales von Milet und der hat Folgendes beobachtet: Wenn man Wolle an Bernstein reibt,
0:42 kann man den Bernstein dafür nutzen, kleine Dinge anzuheben, zum Beispiel Oregano oder Pfeffer.
0:47 * Quietschen * Davon war der gute Thales so von den Socken,
0:52 dass er den Effekt nach dem griechischen Wort für Bernstein, Electron, benannte. Das kleine Kunststück machte zwar mächtig Eindruck,
0:59 aber was da genau passiert, das wusste niemand. Klar ist, dass durch das Reiben irgendwas mit dem Bernstein geschieht.
1:05 Er verhält sich anders als ein Bernstein, der nicht gerieben wurde. Sagen wir mal, nur, damit wir über dieses Phänomen reden können,
1:12 durch das Reiben laden wir den Bernstein auf. Mit was auch immer und auch wenn wir nicht genau wissen, was passiert.
1:17 Der Trick klappt nicht nur mit Bernstein, auch mit einem Ballon funktioniert es. Oder mit so einem PVC-Stab.
1:24 Schwupps fliegt die Gewürzmischung hoch. Man könnte meinen, dass alle Körper, die aufgeladen sind,
1:30 andere Sachen anziehen, aber nicht so schnell. Wir haben mal zwei Ballons an eine Stange gehängt
1:36 und laden die auf. Simon gibt alles.
1:43 So, wir sehen, die zwei Ballons, die ziehen sich nicht gegenseitig an. Sondern ganz im Gegenteil, die stoßen sich ab.
1:50 Falls euch die Erklärung nicht sofort ins Auge springt, keine Sorge. Das hat auch in der Geschichte 2000 Jahre gedauert.
1:56 1733 war es der Franzose Charles du Fay, dem beim Reiben verschiedener Materialien mit verschiedenen Stoffen
2:03 folgender Gedanke kam: Nicht nur die Ballons sind nach dem Reiben aufgeladen,
2:07 sondern auch die Haare. Vor dem Reiben sieht es aber noch anders aus.
2:12 Hier zieht weder der Ballon die Haare an noch umgekehrt. Erst nach dem Reiben muss irgendwas zwischen den Körpern passieren.
2:19 Charles du Fays Idee: Zwischen den Körpern wird beim Reiben Ladung ausgetauscht.
2:23 Und das nennt man Berührungs- oder passenderweise Reibungselektrizität. Was diese Ladung ist, wissen wir noch nicht.
2:30 Aber das Experiment mit den Ballons legt nahe, dass es zwei Arten von Ladung gibt.
2:35 Der Ballon bekommt beim Reiben die eine Art der Ladung, die Haare die andere.
2:42 So wie die beiden Ballons. So wie die Haare und der Ballon.
2:48 Total verrückt ist, dass irgendwie der eine Körper weiß, was der andere für eine Ladung hat.
2:53 Reibe ich den Ballon an meinen Haaren, kann ich danach mit meinen Haaren den Ballon anziehen.
2:58 Ohne sich zu berühren üben die Körper eine Kraft aufeinander aus. Das ist abgefahren und wir müssen das
3:04 in einem weiteren Video genauer unter die Lupe nehmen. Wir spielen jetzt mit verschiedenen Materialien herum.
3:10 Wenn es zwei Arten von Ladung gibt und unser Ballon schon die eine Art der Ladung trägt,
3:14 dann können wir ihn ja direkt zum Messinstrument upgraden. Ich rubbel jetzt dieses PVC-Rohr an einem Wolllappen
3:21 und wir sehen ... PVC-Rohr und Luftballon stoßen sich ab.
3:27 Sie tragen also die gleiche Ladung. Und jetzt das Gleiche mit einem Glasstab und Seide.
3:36 Ta-da: Glasstab und Ballon ziehen einander an. Sie tragen also unterschiedliche Ladung.
3:44 Wenn man das mit verschiedenen Materialien und allen möglichen Kombinationen ausprobiert, weiß man danach:
3:50 Welcher Stoff mit welchem kombiniert entweder so geladen ist wie der Ballon oder anders.
3:55 Damit wir nicht sagen müssen "so geladen wie der Ballon", wäre es hilfreich, den beiden Ladungen Namen zu geben.
4:01 Wir könnten sie ja Simon und Eduard nennen. Das fänden wir geil.
4:05 Man hat sich im Laufe der Geschichte auf etwas Zeitloseres geeinigt. Die eine Ladung nennt man "positiv", die andere "negativ".
4:12 Was jetzt positiv und negativ ist, das hat man auch einfach festgelegt. Wenn wir den Ballon an den Haaren reiben,
4:18 dann ist er danach negativ geladen und meine Haare sind positiv. Klar, was könnte schon an deinen Haaren negativ sein?
4:25 Daraus ergibt sich folgende Übersicht, was negativ und positiv geladen ist. Wenn wir die Haare am Ballon reiben,
4:31 sind die Haare positiv geladen und der Ballon negativ. Positiv geladene Körper bekommen ein Plus,
4:37 negativ geladene ein Minus. Außerdem benutzen wir die Farbe Rot für positive Ladung
4:42 und Blau für negative. Wenn wir Wolle am Ballon reiben,
4:45 ist die Wolle positiv und der Ballon negativ geladen. Beim PVC-Rohr und der Wolle
4:49 wird nach dem Reiben die Wolle positiv und das PVC-Rohr negativ geladen. Bei Glas und Seide ist nach dem Reiben
4:56 das Glas positiv geladen und die Seide negativ. Es gibt nicht nur zwei unterschiedliche Arten von Ladung.
5:02 Nein, Ladung kann auch unterschiedlich stark sein. Manchmal stoßen sich unsere Ballons total stark voneinander ab
5:09 und manchmal nur ein bisschen. Wir können uns fragen, ob es Ladung in verschiedenen Mengen gibt?
5:14 Auf den Ballons, die sich stärker abstoßen, sollte mehr Ladung sitzen als auf den Ballons,
5:19 die sich weniger stark abstoßen. Wenn es unterschiedliche Mengen von Ladung gibt,
5:24 kann man die dann einfach addieren? Um dem auf die Schliche zu kommen, haben wir uns ein Elektroskop gebastelt.
5:30 Das besteht hier oben aus Metall. Und Metall hat eine ganz besondere Eigenschaft für Ladungen:
5:40 Das ist anders als bei unserem Luftballon, an dem die Ladung nur an einzelnen Stellen sitzt,
5:45 an denen, die wir vorher gerieben haben. Darauf gehen wir aber im nächsten Video noch ein.
5:50 Hier unten in unserem Elektroskop ist ja alles aus Metall. Wenn wir jetzt dieses Elektroskop laden,
5:56 verteilt sich die Ladung komplett in dem metallischen Leiter. Und auch in den Fähnchen.
6:01 Die sind jetzt alle gleich geladen, gleiche Ladung stößt sich ja ab, deswegen gehen die Fähnchen auseinander.
6:07 Das heißt, wir sehen an unserem Elektroskop, ob etwas geladen ist oder nicht.
6:11 Was wir tatsächlich nicht sehen können, ist, um welche Ladung es sich handelt.
6:16 Aber wir können sehen, wie stark die Ladung ist. Denn je stärker die Ladung ist,
6:21 umso mehr gehen die Fähnchen auseinander und stoßen sich ab. Nehmen wir zuerst die PVC-Röhre und reiben sie mit einem Wolllappen.
6:28 Die negative Ladung der Röhre streifen wir hier oben auf dem Teller des Elektroskops ab.
6:32 Ta-da: Die Fähnchen bewegen sich. Unser selbstgebautes Elektroskop hat ein kleines Problem,
6:40 es kann die Ladung nicht so gut halten. Deshalb springen wir jetzt in eine Animation.
6:45 Wenn wir das wiederholen, dann wollen die Fähnchen noch weiter auseinander.
6:49 Das Elektroskop hat also nun noch mehr negative Ladung. Das wirft natürlich die Frage auf:
6:57 Was passiert, wenn man jetzt die positive Ladung noch mit dazu packt? Dafür nehmen wir den Glasstab,
7:02 der ist ja nach dem Rubbeln an der Seide positiv geladen. Und wenn ich den an das Elektroskop halte,
7:08 dann kommen die Fähnchen ein Stückchen näher zusammen. Das kann ich so oft machen, bis die Fähnchen gerade herunterhängen.
7:18 Das heißt: Sie heben ihre Wirkung auf. Und nun ist anscheinend gar keine Ladung mehr auf dem Elektroskop,
7:24 denn die Fähnchen hängen ja wieder gerade runter. Aber der Schein trügt.
7:28 Das Elektroskop ist jetzt neutral geladen. Das heißt aber nicht, dass keine Ladungen vorhanden sind.
7:34 Sondern dass gleich viele positive wie negative Ladungen jetzt hier auf dem Elektroskop sitzen und ihre Wirkungen aufheben.
7:42 Also, auch Körper, die nicht geladen sind, besitzen Ladungen. Nur eben genauso viel positive wie negative.
7:49 Was beim Reiben passiert, ist, dass dann die Ladungen getrennt werden. Welche Ladungen wie getrennt werden, seht ihr dann im nächsten Clip.
7:56 Was ihr euch aber generell merken müsst, ist, dass die Gesamtmenge der Ladung immer gleich bleibt.
8:10 Die ganzen Versuche, die wir hier gesehen haben, also alle Phänomene der Elektrostatik, basieren darauf,
8:16 dass Ladungen getrennt oder zusammengeführt werden. Wir sehen also, jeder Körper besitzt Ladungen.
8:21 Dass wir die nicht erkennen, liegt daran, dass die meisten Körper gleich viele positive wie negative Ladungen tragen
8:27 und dann elektrisch neutral sind. Falls ihr jetzt geladen seid wie dieser PVC-Stab,
8:32 dann haut mal in die Tasten und sagt uns, was abgeht. Und wir schmeißen euch noch mit einem Spickzettel raus. Macht's gut!
8:39 Untertitel im Auftrag des ZDF für funk, 2017