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Die elektrische Ladung eines elektrischen Felds bezieht sich in der Physik immer auf einen Körper und gibt an, wie groß sein Elektronenüberschuss oder sein Elektronenmangel ist. Deshalb wird sie auch häufig als Elektrizitätsmenge beschrieben. Was das genau bedeutet, werden wir dir heute in diesem Artikel erklären. Viel Spaß beim Lesen!
Was ist denn überhaupt eine elektrische Ladung und welche Eigenschaften werden ihr zugeordnet?
Die Elektrizitätsmenge könnt ihr durch folgende Eigenschaften erkennen:
Ladungen tauchen insbesondere bei Elementarteilchen auf. Diese sind die kleinsten bekannten Bausteine der Materie. Hierbei wird unterschieden zwischen der
Abb. 1: Positive Ladung(Quelle: www.leifiphysik.de)
Abb. 2: Negative Ladung(Quelle: www.leifiphysik.de)
Teilchen mit einer positiven Ladung werden als Proton bezeichnet und mathematisch mit +e dargestellt. Dahingegen werden Teilchen mit einer negativen Ladung als Elektron bezeichnet und durch ein –e veranschaulicht.
Ionen können in drei möglichen Erscheinungen auftauchen. Entweder sind sie
Abb. 3: Neutrales, Atom, positives Ion und negatives Ion(Quelle: www.leifiphysik.de)
Bei einem negativen Ion herrscht ein Elektronenüberschuss, weshalb die negative Ladung überwiegt und es deshalb auch ein negatives Ion ist. Dahingegen ist es bei einem positiven Ion genau umgekehrt. Denn dort herrscht ein Elektronenmangel, was eine positive Ladung zur Folge hat. Ein neutrales Atom liegt nur dann vor, wenn sich die Protonen und Elektronen genau ausgleichen.
Wenn wir uns Ladungen näher anschauen, dann befinden wir uns im Bereich der Elektrostatik und nicht in der Elektrodynamik. Das heißt, es handelt sich um ruhende Ladungen. Man schaut sich also eine Momentaufnahme an. In diesem Fall gelten folgende Regeln:
Abb. 4: Neutral geladene Körper, gleich geladene Körper und ungleich geladene Körper(Quelle: www.sps-lehrgang.de)
Ein entscheidener Unterschied zwischen positiver und negativer Ladung ist, dass die positive Ladung ortsfest ist, also nicht wandern kann. Überschussladungen können außerdem zu einer Veränderung der elektrischen Feldstärken führen.
Die Wirkung von elektrostatischen Anziehungen oder Abstoßungen von geladenen Teilchen können wir bereits im Alltag beobachten. Ein Gewitter entsteht z.B. aufgrund einer elektrischen Aufladung. Die Folge davon ist die Reibungselektrizität, welche sich in Form von Blitzen sichtbar macht. Da die Luft ein Isolator ist, also keine Leitfähigkeit aufweist, baut sich die Spannung immer weiter auf, bis es zu einem Durchschlag kommt und ein schlagartiger Ladungsausgleich erfolgt.
Abb. 5: Blitzeinschläge(Quelle: www.klimagefahren.de)
Diese elektrische Spannung taucht ebenfalls auf, wenn du:
Tatsächlich kannst du die Ladung von Teilchen auch berechnen. Dafür wird folgende Formel verwendet:
Ein großes Q verwendest du, wenn du von einer großen Einheit sprichst, bei der ganz viele Teilchen relevant sind. Das kleine q hingegen verwendest du, wenn du dir nur die einzelnen Ladungsträger anschaust.
Bei einer elektrischen Ladung, musst du auch wissen wie sich die Stromstärke verändert. Auch diese kannst du mit Hilfe einer Formel ausfindig machen:
Manchmal siehst du auch folgende Formel:
Das ist genau die gleiche Formel wie zuvor, nur wurde hierbei nach q umgestellt.
Abb. 6: Elektroskop(Quelle: www.grund-wissen.de)
Ein Elektroskop wird verwendet, um eine elektrische Ladung nachzuweisen. Wird ein Elektroskop z.B. negativ aufgeladen, so kannst du anhand der Reaktion des gelb markierten Stabs auf einen anderen Gegenstand erkennen, welche Ladung der Körper aufweist. Bei einem negativ geladenen Körper, würde sich der Stab des negativ geladenen Elektroskop abstoßen. Jedoch würde der Stab angezogen werden, wenn der Körper eine positive Ladung aufweisen würde. Natürlich kann ein Elektroskop auch positiv geladen werden.
Eine der Kraftwirkung zwischen geladenen Körpern ist die sogenannte Influenz. Dafür benötigt man einmal:
Hält man beide aneinander, so kommt es zu einer Verschiebung in dem Isolator, da die Elektronen und Protonen trotzdem noch auf die Ladung des geladenen Körpers reagieren. Eben diese Ladungsverschiebung wird als elektrische Influenz bezeichnet.
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