Elektrostatik

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Zur BedienungDie didaktische DVD startet automatisch. Der Vorspann kann mit der Enter- oder der Skip-Taste der Fernbedienung oder durch einen Mausklick am PC über-sprungen werden.Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung können Sie die Menüpunkte (z. B. Film, Filmsequenz, Grafiken etc.) ansteuern und mit Enter starten. Auch die Buttons am unteren Bildschirmrand steuern Sie mit den Pfeiltasten an und rufen diese mit Enter auf:• DerButton„Hauptmenü“ führt zu-

rück zum Hauptmenü.• DerButton„zurück“ führt zum je-

weils übergeordneten Menü.• DiemeistenBildschirmtafelnbieten

den Button „Info ein“ bzw. „Info aus“, über den Sie Zusatzinforma-tionen ein-/ausblenden können.

• SteheninnerhalbeinesMenüpunktesmehrere Bilder oder Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den But-tons „>“ und „<“ zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zu-rückblättern.

Aus dem laufenden Film oder einer lau-fenden Filmsequenz gelangen Sie mit der Taste Menu oder Title der Fernbe-dienung wieder in das Ausgangsmenü zurück.

Bezug zu Lehrplänen und BildungsstandardsDie Schülerinnen und Schüler• lernen,dasssichGegenständedurch

Reibung elektrisch aufladen.• begreifen,dasssichgleichartigge-

ladene Körper abstoßen und un-gleichartig geladene anziehen.

• erkennen,dassReibungselektrizitätdurch eine Umverteilung von La-dungen verursacht wird.

• erkennen,dasselektrischgeladeneKörper Kräfte aufeinander ausüben, ohne sich zu berühren.

• verstehendenAufbauvonAtomen.• könnenAufbauundFunktionsweise

eines Elektroskops beschreiben.• verstehendasPrinzipdesFaraday-

schen Käfigs.• verwendenAnalogienundModellvor-

stellungen zur Wissensgenerierung.• wendenihreKenntnissehinsichtlich

Ladungstrennung und Ladungsaus-gleich an, um sowohl alltägliche Phänomene als auch Naturphäno-mene zu erklären.

• diskutierenArbeitsergebnisseundSachverhalteunterphysikalischenGesichtspunkten.

• nutzenphysikalischesWissenzumBewerten von Risiken und Sicher-heitsmaßnahmen im Alltag.

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Zum Inhalt

Hauptmenü „Elektrostatik“Vom Hauptmenü aus kann der Film „Elektrostatik“ gestartet werden. Dar-über hinaus können drei Menüs aufge-rufen werden.

Elektrostatik (Film 22 min)Sie lässt unsere Haare zu Berge stehen, verpasst uns einen Schlag, wenn wir eine Türklinke anfassen und ist unter anderem schuld, wenn es blitzt und donnert: Die Elektrostatik. Was aber

verbirgt sich hinter all diesen Phänome-nen? Um diese Fragen zu beantworten, gibt der Film einen Überblick über die Entdeckung der Elektrostatik und ihre grundsätzlichen Mechanismen. Es wird vermittelt, wie elektrostatische Phäno-mene mit einem Elektroskop beobachtet werden können und wie sie sich auf Basis von Atomen erklären lassen. Erklärungen zu Ladungstrennung und Ladungsausgleich helfen, unter anderem die Naturerscheinung Gewitter zu verstehen und zu lernen, wie man sich bei einem solchen richtig verhält. Im

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Abschnitt Influenz wird erläutert, wie ein FaradayscherKäfigwirktundwarumeinAuto bei Gewitter ein sicherer Ort ist. Zusätzlich helfen Beispiele aus dem All-tagsleben und der Technik, Elektrostatik als ein faszinierendes alltägliches Phäno-men zu erkennen und zu verstehen.

Menü „Grundlagen der Elektrostatik“Die Entdeckung der Elektrostatik (Filmsequenz 2:00 min): Schon 500 vor Christus fand der griechi-sche Gelehrte Thales von Milet heraus, dass Bernstein, wenn er an einem Woll-tuch gerieben wurde, verschiedene leich-te Materialien anzieht. Im Jahr 1601 untersuchte der englische Physiker William Gilbert den rätselhaften Fall. Er erkannte dass diese durch Reibung erzeugte Anziehung nichts mit Magne-tismus zu tun hat und nannte die Kraft „elektrisch“ – „wie Bernstein“.

Aufladung von Körpern (Filmsequenz 3:50 min): Reibung kann verschiedene Materialien elektrostatisch aufladen. Die Art der Ladung, die durch Reibung entsteht, ist abhängig von den Materialien, die an-einander gerieben werden. Die Ursache der Ladungen liegt in den Bausteinen

der Materie, den Atomen, verborgen. Hier finden sich die Ladungsträger, die positiven Protonen und die negativen Elektronen.

Reibungselektrizität (Filmsequenz 1:40 min):Durch Reibung können nichtleitende Körper elektrisch aufgeladen werden. Zwischen zwei elektrisch geladenen Körpern wirken entweder anziehende oder abstoßende Kräfte, je nach ihrer eigenen Ladung.

Elektrostatik in Technik und Alltag (Filmsequenz 1:40 min): Elektrostatik kann in der Industrie von großem Nutzen sein. So kann sie beim Lackieren von Autos zum Einsatz kommen. Wir können elektrostatische Phänomene aber auch alltäglich beob-achten, beispielsweise, wenn uns durch

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elektrostatische Aufladung die Haare zu Berge stehen.

Erscheinungsformen der Elektrostatik (4 Bilder)Vier Bilder geben einen Überblick über verschiedene Erscheinungsformen der Elektrostatik (Blitze, Aufladung durch Teppich, Aufladung von Bernstein, flie-gende Haare) und erklären diese kurz.

Menü „Ladungstransport“Das Elektroskop (Filmsequenz 2:20 min): Versuche mit einem negativ geladenen Kunststoffstab sowie einem positiv ge-

ladenen Glasstab zeigen, dass man mit einem Elektroskop erkennen kann, ob ein Objekt elektrisch geladen ist, nicht jedoch, welche Ladung es trägt.

Ladungsmessung mit dem Elektroskop(2 Bilder)In zwei Bildern (mit Infotext) wird ge-zeigt, wie sich ein Elektroskop bei Kon-takt mit verschieden geladenen Objekten (Kunststoffstab und Glasstab) verhält.

Ladungstrennung und Ladungsausgleich (Filmsequenz 3:40 min):Anhand eines Atommodells wird erklärt, wie sich Elektronen in Leitern und Nicht-

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leitern verhalten und wie elektrischer Strom entsteht. Zum besseren Verständ-nis werden die Phänomene von Ladungstrennung und Ladungsausgleich am Beispiel eines elektrischen Schlags an einer Türklinke erklärt.

Fließrichtung von Elektronen (2 Grafiken)Die Grafiken (mit Infotext) zeigen die Fließrichtungen von Elektronen bei unterschiedlichen Kombinationen von neutralen, negativen und positiven Materialien.

Gewitter (Filmsequenz 1:50 min): Ein besonders eindrucksvolles Beispiel für einen Ladungsausgleich stellen die Blitze während eines Gewitters dar.

Innerhalb einer Gewitterwolke kommt es zu einer großräumigen Ladungstrennung und dadurch zu Ladungsunterschieden innerhalb der Wolke und zwischen Wolke und Erde. Wird der Ladungs- unterschied zu groß, kommt es zu einem Ladungsausgleich durch einen Blitz.

Wie entsteht ein Blitz? (3 Grafiken)In drei Grafiken wird die Entstehung eines Blitzes erklärt.

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Wohin bei Gewitter? (Grafik)Bei Gewitter kann ein Aufenthalt im Freien lebensgefährlich sein. In dieser Grafik wird aufgezeigt, welche Plätze bei Gewitter gemieden werden sollten und wo es am sichersten ist.

Menü „Influenz“Influenz und der Faradaysche Käfig(Filmsequenz 4:00 min):Eine Ladungssortierung tritt auf, wenn sich ein geladener Körper in der Nähe eines ungeladenen, leitenden Körpers befindet. Die Influenz bewirkt eine La-dungsverschiebung und Ladungstren-nung der leicht beweglichen Elektronen auch ohne direkte Berührung. Bei Nicht-leitern kann es in der Nähe geladener Körper zu einer Polarisierung kommen. Auf dem Effekt der Influenz beruht auch derFaradayscheKäfig.ErschütztgegenBlitzschlag, indem er überzählige La-dungen auf seiner Oberfläche ableitet. AucheinAutoisteinFaradayscherKäfig.

Influenz (2 Grafiken)Die Grafiken zeigen den Einfluss einer positiven Ladung auf die Ladungen eines zunächst ungeladenen elektrischen Leiters.

DasAuto–EinFaradayscherKäfig(3 Grafiken)AucheinAutostellteinenFaradayschenKäfig dar. Schlägt ein Blitz in oder neben einem Auto ein, werden die Blitz- ladungen über die Karosserie für uns ungefährlich in die Erde abgeleitet.

Das elektrische Feld (Grafik)Der Raum um einen elektrisch gelade-nen Körper, in dem elektrische Kräfte wirken, wird als elektrisches Feld be-zeichnet. Es lässt sich mit Feldlinien beschreiben.

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Verwendung im Unterricht

Das Thema „Elektrostatik“ ist in den Lehrplänen aller Schulformen für die Mittelstufe vorgesehen. Bekannte Naturphänomene wie ein Gewitter kön-nen mit ihrer Hilfe erklärt werden. Neben demBasiskonzept„System“weisendieKMK-Bildungsstandards für das Fach PhysikdieThematikauchimRahmenderBasiskonzepte „Wechselwirkung“ (Körper können durch Felder aufeinander einwirken), „Energie“ (Elektrische Felder sind Träger von Energie) und „Struktur der Materie“ (Elektrische Eigenschaften von Stoffen kann man mit Hilfe des Kern-Hülle-Modells erklären), aus. Modellvor-stellungen als wesentlicher Bestandteil derPhysikwerdenaufdieserDVDmitHilfe des Atommodells erläutert.

Die didaktische DVD behandelt folgende Themenschwerpunkte:• DieEntdeckungderElektrostatik• AufladungvonKörpern• DasAtommodell• Reibungselektrizität• ElektrostatikinTechnikundAlltag• DasElektroskop• LadungstrennungundLadungs-

ausgleich• Gewitter

• Influenz• DerFaradayscheKäfig

VorkenntnisseEinfache elektrische Grundlagen wie der Spannungsbegriff sollten bekannt sein. Weitere Grundlagen und relevanten Zusammenhänge werden im Film erklärt bzw. können mit den vorhandenen Ar-beitsblättern und Grafiken aufgearbeitet werden (Arbeitsmaterial im ROM-Teil der DVD).

Methodische HinweiseDer ROM-Teil der DVD enthält neben den umfangreichen Arbeitsmaterialien auch Arbeitsblätter/Worksheets als PDF- und Word-Dokumente. Diese Elemente ermöglichen zusätzliche Formen des schülerzentrierten Arbeitens. • DiePDF-Dateien können ausge-

druckt werden.• DiePDF-Dateien zum Ausfüllen

können direkt am Computer ausge-füllt, abgespeichert und ausgedruckt werden.

• Die Word-Dateien (im Ordner „Arbeitsmaterial/Word_Dateien“) können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden.

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Ordner Materialien

Verwendung im Unterricht Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht

Arbeitsblätter 7 Arbeitsblätter (mit Lösungsvorschlägen)

Interaktionen • Reibungselektrizität• Ladungenerkennen

Grafiken • FließrichtungvonElektronen• DasElektroskop• EntstehungeinesBlitzes• WohinbeiGewitter?• Influenz• DasAuto–EinFaradayscherKäfig• Feldlinien

Filmkommentar Filmkommentar als PDF- und Word-Dokument

Begleitheft ausführliches Begleitheft zur DVD

Programmstruktur Übersicht über den Aufbau der DVD

Weitere Medien Info zu ergänzenden FWU-Medien

Links kommentierte Linksammlung zum Thema

Das Materialangebot des ROM-Teils er-öffnet Chancen für einen stärker schüler-zentrierten, kreativen und ergebnis- orientierten Unterricht.

ArbeitsmaterialIm ROM-Teil der DVD stehen Ihnen Hin-weise zur Verwendung im Unterricht sowie Arbeitsblätter/Worksheets (mit Lösungen) und ergänzende Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Um die Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen Sie im Windows-Explorer

den Ordner „Arbeitsmaterial“. Die Datei „Inhaltsverzeichnis“ öffnet die Startseite. Über diese können sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen (PDF-Doku-mente). Am unteren Rand der aufge-rufenen Seiten finden Sie Buttons („Inhaltsverzeichnis“, „Startseite“), die Ihnen das Navigieren erleichtern. Diese erscheinen nicht im Ausdruck. Um die PDF-Dateien lesen zu können, benötigen Sie den Adobe Reader (im Ordner „Adobe“). Im Ordner „Arbeitsmaterial/Word_Dateien“ finden Sie die Arbeits-blätter und den Filmkommentar auch als Word-Dokumente.

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Programmstruktur

Hauptmenü

Arbeitsmaterial (im ROM-Teil der DVD)

Legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite.

Elektrostatik

Elektrostatik Film 22 min Grundlagen der Elektrostatik Ladungstransport Influenz Arbeitsmaterial

Verwendung im Unterricht 7 Arbeitsblätter 2 Interaktionen 7 Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links

Untermenüs

Ladungstransport Das Elektroskop 2:20 min Ladungsmessung mit dem Elektroskop 2 Bilder Ladungstrennung und Ladungsausgleich 3:40 min Fließrichtung von Elektronen 2 Grafiken Gewitter 1:50 min Wie entsteht ein Blitz? 3 Grafiken Wohin bei Gewitter? Grafik

Influenz

Influenz und der Faradaysche Käfig 4:00 min Influenz 2 Grafiken Das Auto – Ein Faradayscher Käfig 3 Grafiken Das elektrische Feld Grafik

Grundlagen der Elektrostatik

Die Entdeckung der Elektrostatik 2:00 min Aufladung von Körpern 3:50 min Reibungselektrizität 1:40 min Elektrostatik in Technik und Alltag 1:40 min Erscheinungsformen der Elektrostatik 4 Bilder

ProgrammstrukturElektrostatik

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Produktionsangaben Elektrostatik (DVD)

ProduktionFWU Institut für Film und Bild, 2010

DVD-KonzeptDr. Maike Schuchmann, Svenja Weiß, Henrike Quarch

DVD-Authoring und Designmsm-studios GmbHim Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2010

Bildnachweis:Fotolia: Yuri Davidov

GrafikenHarald Frater

Arbeitsmaterial Roland Bergmann, Nadja Podbregar

BegleitheftDr. Maike Schuchmann, Svenja Weiß

Pädagogische Referenten im FWUDr. Maike Schuchmann, Svenja Weiß, Henrike Quarch

Produktionsangaben zum Film

Elektrostatik

ProduktionMMCD NEW MEDIA GmbH, Düsseldorfim Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2010

Buch und RegieHarald Frater, Nadja Podbregar

ComputeranimationHarald Frater

SchnittHarald Frater

Fachberatung und KonzeptRoland Bergmann, Werner Müller

RedaktionDr. Maike Schuchmann, Svenja Weiß

Bildnachweis

Wir danken folgenden Institutionen für die freundliche UnterstützungOdysseumScienceAdventureKölnHochspannungslabor der FH DüsseldorfPhysikalischesInstitutderUniversitätKölnGeschwister-Scholl-GymnasiumDüsseldorfFord-Werke GmbH Köln

Nur Bildstellen/Medienzentren:öV zulässig

© 2010 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D-82031 Grünwald Telefon (089) 6497-1 Telefax (089) 6497-240 E-Mail info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet www.fwu.de

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ElektrostatikSie lässt unsere Haare zu Berge stehen, verpasst uns einen Schlag, wenn wir eine Tür-klinke anfassen und ist Schuld, wenn es blitzt und donnert: die Elektrostatik. Was aber verbirgt sich hinter diesem seltsamen Phänomen? Diesen Fragen geht die didaktische DVD auf den Grund und erklärt auf verständliche Weise, was unter den Begriffen Ladungstransport,InfluenzundFaradayscherKäfigzuverstehenistundwieeinBlitzentsteht. Umfangreiches Arbeitsmaterial und interaktive Übungen im ROM-Teil ergänzen die didaktische DVD.

FWU Institut für Film und Bild

in Wissenschaft und Unterricht

gemeinnützige GmbH

Geiselgasteig

Bavariafilmplatz 3

82031 Grünwald

Telefon +49 (0)89-6497-1

Telefax +49 (0)89-6497-240

info@fwu.de

www.fwu.de

www.fwu-shop.deBestell-Hotline: +49 (0)89-6497-444vertrieb@fwu.de

Erscheinungsjahr: 2010Laufzeit: 22 minFilmsequenzen: 8Bilder: 6Grafiken: 12Sprache: Deutsch

DVD-ROM-Teil: UnterrichtsmaterialienArbeitsblätter: 7Interaktionen: 2Adressaten: Allgemeinbildende Schule

(Klasse 8-11)

Lehrprogrammgemäß

§ 14 JuSchG

GEMAAlle Urheber- und Leistungs-

schutzrechte vorbehalten. Nicht erlaubte / genehmigte

Nutzungen werden zivil- und / oder strafrechtlich verfolgt.

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Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC:

DVD-Laufwerk und DVD-Player-Software, empfohlen für Windows ME/2000/XP/

Vista/Windows 7

Schlagwörter: Aufladung, Atom, Blitz, elektrischer Strom, Elektrizität, Elektronen, Elektroskop,FaradayscherKäfig,Gewitter,Influenz,Ladung,Ladungs-ausgleich, Ladungstransport, Ladungstrennung, Ladungsverschiebung, Modelle, Polarisierung, Reibung, Reibungselektrizität, Spannung, Thales von Milet, William Gilbert

Systematik: Physik Elektrizitätslehre Elektrostatik