Wissenschaftliche Aktivitäten für Vorschulkinder: Elektrostatik

Die Wissenschaft lehrt Kinder, Vorschulkinder und Kleinkinder, Veränderungen zu beobachten und Ergebnisse und Beobachtungen zu dokumentieren, während sie gleichzeitig Neues erleben. Naturwissenschaftliche Experimente können viel Spaß machen und sind oft auch einfach umzusetzen. In unserer Reihe Wissenschaftliche Aktivitäten für Vorschulkinder wollen wir euch einfache wissenschaftliche Experimente vorstellen, die ihr leicht selber umsetzen könnt. Oft sind diese wissenschaftlichen Ideen einfache Dinge, die wir als Erwachsene für selbstverständlich halten, für Kinder sind sie jedoch aufregende neue Entdeckungen. Ihre Kinder werden schnell merken, dass es viele lustige Ideen und Aktivitäten gibt, die es zu entdecken gilt, wie und warum Dinge so funktionieren, wie sie funktionieren. Damit die Begeisterung bei den Kindern nicht verschwindet, sollte ein Experiment nicht länger als 20 Minuten dauern.

Als erstes Thema unserer Reihe haben wir die Statische Elektrizität. Viel Spaß!

Statische Elektrizität

Elektrizität finden wir in Steckdosen, Batterien und Akkus, wir kennen sie aus der Natur in Form von Blitzen und elektrischen Stromschlägen von Zitteraalen und Zitterrochen. Fast jeder kennt es, wenn einem die Haare zu berge stehen, z. B. nach dem Kontakt mit einem Luftballon, auf einer Kunststoffrutsche, beim Pulloveranziehen oder kuscheln mit einer Decke. Mit den folgenden Experimenten zur Elektrostatik lernen Kinder die elektrische Anziehung kennen.

Was ihr braucht:

• diverse aufladbare Gegenstände: Luftballon, Plastikkamm, Plastiklöffel, Plastikbecher, Frischhaltefolie, Kunststoffrohr, Plastiklineal ...

• Nadel und Faden

• Teller mit Konfetti

• Microfaserlappen, Wollsocke, Wasserglas, Baumwollgeschirrtuch, Filzwolle, Papier, Holzbaustein, Haferflocke, leere Getränkedose ...

• Schüssel mit Wasser

• damit die Versuche gut funktionieren, sollte die Luftfeuchtigkeit möglichst gering sein (also besser nicht an einem schwülen Tag im Hochsommer ausprobieren)

Fragestellungen:

• Wie laden wir unseren Gegenstand auf?

• Womit lassen sich Gegenstände aufladen?

• Welche Gegenstände lassen sich noch aufladen?

• Was kann ein aufgeladener Gegenstand alles anziehen?

• Wie lässt sich ein Gegenstand wieder entladen?

Versuche und Ergebnisse:

• Test ob ein Gegenstand aufgeladen ist: durch Halten über den Teller mit Konfetti, ist der Gegenstand nicht geladen, bleibt das Konfetti unbewegt liegen. Ist der Gegenstand geladen, zieht er die Konfetti an und diese bleiben am Gegenstand haften.

• Aufladen lassen sich zum Beispiel: ein Luftballon, ein Plastikkamm, ein Plastiklöffel, ein Plastikbecher, Frischhaltefolie, .... Nicht aufladen lassen sich zum Beispiel: ein Wasserglas, eine Klorolle, ein Holzbaustein, ein Baumwollgeschirrtuch ....

• Der Gegenstand lässt sich durch Reibung an bestimmten Gegenständen aufladen. Zum Beispiel durch Reiben mit einem Microfasertuch, an einem T-Shirt oder einer Wollsocke oder über die Haare am Kopf, eventuell auch einem Teppich. Nicht aufladen lässt er sich hingegen durch Reiben an der Wand, an Holz oder einem Baumwollgeschirrtuch.

• Entladen lässt sich ein Gegenstand, indem ihr eure Hand nass macht und über den Gegenstand wischt. Danach bitte mit dem Baumwollgeschirrtuch wieder vollständig trockentupfen.

• Ein aufgeladener Gegenstand zieht verschiedene Dinge an, wie zum Beispiel Haare, Konfetti, Pfeffer ... Schaut mal, was ihr noch so findet und probiert alles aus was euch so einfällt, Seidenpapier- oder Alufolienschnipsel, Maisflips, Puffreis, Staubflusen, ...

• Haferflocken-Versuch: fädelt mit Nadel und Faden eine Haferflocke auf und lasst sie am Faden herabbaumeln. Seht, was passiert, wenn ihr den aufgeladenen Gegenstand an die Haferflocke heranführt.

• zwei-Luftballons-Versuch: zwei Luftballons aufladen und nebeneinander hängen. Sie stoßen sich gegenseitig ab.

• Wasserstrahl-Versuch: halte einen aufgeladenen Gegenstand neben einen sehr dünnen Strahl fließenden Wassers aus dem Wasserhahn. Das Wasser wird zur Seite bewegt.

• Dosenrollen-Versuch: bringe mit einem aufgeladenen Gegenstand eine leere Getränkedose ins Rollen.

Wissenschaftliche Erklärung:

Ein Gegenstand hat normalerweise positive und negative Ladung in gleicher Anzahl auf seiner Oberfläche und ist dadurch neutral. Reibt man zum Beispiel den Luftballon mit einer Socke, werden dem Luftballon die positiv geladenen Teilchen entzogen und nur die negativ geladenen Teilchen bleiben auf dem Luftballon. Es entsteht die Statische Elektrizität. Statische Elektrizität ist ein Ungleichgewicht zwischen positiven und negativen Ladungen. Ladungen haben das Verlangen nach einem Gleichgewicht. Der Überschuss an negativ geladenen Teilchen auf dem Luftballon möchte sich die positiven Teilchen zurückholen. Das Ungleichgewicht versetzt die Teilchen in eine Spannung, sie wollen unbedingt das Gleichgewicht wiederherstellen. Deshalb zieht der Luftballon andere Gegenstände, die positive Teilchen enthalten, an. Positive Ladungen werden von negativen Ladungen angezogen und negative von positiven, so lange, bis ein Gleichgewicht hergestellt ist und auf der anderen Seite stoßen sich gleiche Ladungen gegenseitig ab, sie wollen so weit voneinander entfernt sein, wie möglich. Die Teilchen werden durch ein Ungleichgewicht und ihr Verlangen, dieses wieder auszugleichen, in eine Spannung versetzte, diese Spannung erzeugt die Elektrizität, es ist eine Energie. Statische Elektrizität heißt es, weil die Spannung sich nur auf der Oberfläche der Gegenstände befindet.