Elektrostatik

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Das Coulomb-Gesetz von Charles Augustin de Coulomb ist ein Gesetz aus der Elektrizitätslehre, welches die elektrische Kraftwirkung der Punktladungen beschreibt.

Kurs

Hier wird das Coulomb-Gesetz (elektrische Kraft) zwischen zwei Ladungen einfach erklärt und die Coulombkraft-Formel hergeleitet.

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Die elektrische Influenz ist ein Phänomen aus der Elektrizitätslehre und beschreibt die Verschiebung der Ladungen innerhalb von Metallen.

Unterrichtsplan

Diese Fallstudie über Charles Cisternay dú Fays Experimente zur elektrischen Anziehung, Abstoßung und verschiedenen Arten von Elektrizität ist die dritte Episode in einer Reihe über die Geschichte der Elektrizität. Kernstück dieser Etappe ist der Nachvollzug der experimentellen Erkenntnisse des französischen Chemikers und Naturforscher Charles Cisternay dú Fay. Diese Episode ist geeignet für Schüler der Sekundarstufe 1 (12 – 15 Jahre). Anhand von Forschungsaufträgen nach Originaltexten planen die SuS eigene Untersuchungen zu Gilberts Erkenntnissen und führen sie durch. Dú Fay weitete durch seien Forschungen die Elektrisierbarkeit auf nahezu alle Körper aus und stellte ein erstes allgemeines Gesetz der Elektrostatik auf. Es beinhaltet sowohl die bekannte Anziehung, als auch die Abstoßung nach Guericke. Die SuS können am Beispiel der Regel / des Gesetzes erfahren, wie Naturwissenschaft zu allgemeinen Aussagen über Naturvorgänge kommt. Weiterhin findet dú Fay Evidenz für die Existenz zweier unterschiedlicher Arten von Elektrizität. Mit diesem Wissen lässt sich nun eine Vielzahl an elektrischen Vorgängen einfach beschreiben. Die SuS können sich mit diesen zwei Grundtypen naturwissenschaftlichen Wissens, Theorien und Gesetzen, auseinandersetzen und sie anhand einfacher Kriterien unterscheiden.

Unterrichtsplan

Diese Fallstudie über Otto von Guerickes Experimente zur elektrischen Abstoßung ist die zweite Episode in einer Reihe über die Geschichte der Elektrizität. Sie zielt darauf ab, den SuS sein experimentelles Vorgehen näherzubringen, welches in der Beschreibung des elektrostatischen Abstoßungseffektes mündete. Diese Episode ist geeignet für Schüler der Sekundarstufe 1 (12 – 15 Jahre). Kern diese Episode ist der Nachvollzug von Versuchen zu elektrischen Phänomenen an der Schwefelkugel (oder einem einfach zu realisierenden Nachbau). Die SuS erhalten Einblick in die Rolle und Funktion von wissenschaftlichen Instrumenten und entwerfen selbst welche als Guerickes Instrumentenbauer. Sie setzen sich mit Qualitätskriterien wissenschaftlicher Instrumente auseinander und erfahren, wie Guericke mit seinem Instrument auf Skepsis gestoßen ist. In diesem Zusammenhang wird deutlich, dass Wissenschaftler ihre Ergebnisse untereinander kritisch bewerten. Als Instrumentenbauer können sie ihre Erkenntnisse direkt umsetzen, indem sie einen Werbetext für ihr Instrument verfassen. Otto von Guerickes Vorgehen selbst bietet Einblicke in die Rolle von Analogiedenken in der frühen Wissenschaft, da er sein Instrument als Abbild der Erde konstruierte. Anhand eines Videos, welches Guerickes Schwefelkugel "in Action" zeigt und die zugehörigen experimentellen Handlungen darstellt, lässt sich die Diskussion um wichtige Aspekte der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung wie Rechtfertigung von Ergebnisse vor Kollegen, Qualität und Rolle von Wissenschaftlichen Instrumenten und prinzipielle Wiederholbarkeit von Untersuchungen sehr gut unterstützen.

Unterrichtsplan

Kern der Unterrichtseinheit ist der Nachvollzug von William Gilberts Experimenten zur Unterscheidung der magnetischen von der elektrischen Anziehung. Sie dient dazu, die historische Entwicklung der naturwissenschaftlichen Sachstruktur im Kontext nachvollziehbar zu machen und Wissen über die Natur der Naturwissenschaften aufzubauen.