Beim Reiben kann der Ballon elektrische Ladung aufnehmen. Im zunächst neutralen Papier verschiebt sich die Ladungsverteilung ein wenig. Die entgegengesetzte Ladung liegt näher am Ballon: Die Anziehung überwiegt.
Ein Luftballon, ein Wolltuch und ein paar winzige Papierstückchen: Mehr braucht dieses Alltagsrätsel nicht. Nach dem Reiben kann der Ballon die Stückchen anziehen, noch bevor er sie berührt. Warum bewegt sich das Papier?
Beim Reiben wandern Elektronen
Materie enthält positive und negative elektrische Ladungen. Elektronen sind winzige Teilchen mit negativer Ladung. Beim Reiben an einem Wolltuch kann ein Gummiballon einige Elektronen aufnehmen. Dann ist er insgesamt negativ geladen; dem Tuch fehlen diese Elektronen.
Vorhandene Ladung wird übertragen, nicht neu erzeugt. Auf dem schlecht leitenden Gummi bleibt sie eine Weile sitzen. Diese Aufladung nennen wir statische Elektrizität. In der PhET-Simulation unten kannst du den Ladungswechsel selbst erkunden.
Auch neutrales Papier kann angezogen werden
Neutral bedeutet nicht „ohne Ladungen“. Im Papier gleichen sich positive und negative Ladungen insgesamt aus.
Nahe am geladenen Ballon verschiebt sich die negative Ladung in den Atomen und Molekülen ein kleines Stück. Beim negativen Ballon liegen die positiven Anteile näher, die negativen weiter entfernt. Die nähere Anziehung ist stärker als die fernere Abstoßung. Das Papier bleibt zunächst insgesamt neutral. Diese Verschiebung heißt Polarisation.
Warum klappt es mit kleinen Stückchen?
Zum Anheben muss die elektrische Kraft das Gewicht des Papiers überwinden. Leichte Stückchen lassen sich deshalb leichter bewegen als ein schweres Blatt. Mit größerem Abstand wird die elektrische Kraft schwächer.
Nach einiger Zeit kann die Ladung abfließen und der Effekt nachlassen. Nicht jeder Kunststoff und jedes Tuch laden sich gleich gut auf. Auch ein Plastikkamm kann kleine Papierstücke anziehen.
Ein Kamm als Papierfänger
- Reiße dünnes Papier in einige kleine Stückchen und lege sie auf einen trockenen Tisch. Halte einen trockenen Plastikkamm dicht darüber, ohne sie zu berühren. Beobachte zuerst ohne Reiben.
- Reibe den Kamm etwa zehn bis zwanzig Sekunden mit einem trockenen Wolltuch. Halte ihn wieder in derselben Höhe über die Stückchen. Bewegen sie sich jetzt stärker?
- Vergrößere langsam den Abstand. Vergleiche mit dem ersten Versuch. Wenn wenig passiert, probiere kleinere Papierstücke oder einen anderen Plastikkamm.
Halte die Papierstückchen von Mund und Nase fern. Kleine Kinder beobachten mit einer erwachsenen Person. Für diese Aktivität brauchst du keine Steckdose oder elektrischen Geräte.
Zum Mitnehmen
Ein geladener Ballon kann neutrales Papier anziehen. Eine winzige Verschiebung der Ladungen reicht dafür aus.
Muss das Papier schon insgesamt geladen sein, damit der Ballon es anziehen kann?
Quellen & Weiterlesen
OpenStax College Physics 2e · Static Electricity and Charge ↗OpenStax University Physics · Conductors, Insulators, and Charging by Induction ↗University of Colorado Boulder · PhET: Balloons and Static Electricity ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
