Elektrische Ladungen

Alle Körper sind aus Atomen aufgebaut, welche wiederum aus einem Kern und der Hülle bestehen. Im Kern gibt es die Protonen, welche positiv geladen sind und in der Hülle die Elektronen, welche negativ geladen sind. Sind Elektronen und Protonen im Gleichgewicht, also gibt es gleich viele von ihnen, dann neutralisieren sie sich und das Atom ist neutral, gibt es jedoch mehr Elektronen oder mehr Protonen, dann ist das Atom negativ bzw. positiv geladen:

Veranschaulichung von geladenen und neutralen Atomen

Die Größe Q

Die elektrische Ladung hat natürlich auch ein Formelsymbol und eine Einheit:

 

Formelsymbol:  Q

Einheit:               Coulomb (1C)

 

Jede Ladung, die es gibt, entsteht durch die Trennung von Elektronen und Protonen. Die Ladung eines Elektrons/Protons nennt man Elementarladung und wird mit einem e gekennzeichnet: 

 

e=1,602·1019C

Also lässt sich die Ladung eines Objekts berechnen, indem man die Anzahl an Elementarladungen mal die Elementarladung nimmt:

Formel für die elektrische Ladung

Verhalten geladener Köprer

Wie bei magnetischen Körpern gibt es auch bei geladenen Körpern anziehende und abstoßende Kräfte:

  • gleichnamige Ladungen stoßen sich ab
Veranschaulichung für die Abstoßung zweier gleichnamigen Ladungen
  • ungleichnamige Ladungen Körper ziehen sich an
Veranschaulichung für die Anziehung zweier unterschiedlicher Ladungen

Anziehende/Abstoßende Kraft berechnen

Die Kraft mit der sich zwei Körper anziehen/abstoßen lässt sich durch folgende Gleichung berechnen:

Formel zur Berechnung der Abstoßenden Kraft zweier Ladungen
  • ε0 = elektrische Feldkonstante
  • εr = Permittivitätszahl oder Dielektrizitätszahl (für Luft εr=1)
  • Q = Ladungen der beiden Körper
  • r = Abstand der beiden Mittelpunkte der Körper
Veranschaulichung aller Parameter zur Berechnung der Kraft zwischen zwei Ladungen

Influenz

Nähert sich ein geladener Körper einem Neutralen leitfähigem Körper an, dann verursacht der geladene Körper im Neutralen eine Ladungstrennung, da die Elektronen entweder in Richtung des geladenen Körpers angezogen oder abgestoßen werden, das nennt man dann Influenz:

Veranschaulichung der Influenz

Elektroskop

Mit dem Elektroskop kann man die Influenz nachweißen, dabei nutzt man aus, dass sich gleichnamige Ladungen abstoßen. Dazu wird ein beweglicher Stab (Zeiger) zwischen zwei feste drehbar angebracht. Sobald alle Stäbe geladen sind, stoßen sich die Ladungen ab und der Zeiger schlägt aus.

Ein neutrales Elektroskop

Ein negativ geladenes Elektroskop
Ein positiv geladenes Elektroskop