Ing: GdE: Positive und negative elektrische Ladungen
Bereits im antiken Griechenland beobachteten Philosophen Ereignisse in der Natur und versuchten, diese zu erklären. So beobachteten sie unter anderem, dass zwei Stücke Bernstein, die man an einem Fell reibt, sich gegenseitig abstoßen.
Bernstein heißt auf Griechisch Elektron. Als später die Zusammenhänge dieses Phänomens erforscht wurden, wurde der Begriff „Elektron“ zum Namensgeber für einen großen Teilbereich der Physik, der Elektrotechnik, und auch für einen der Grundbausteine jeden Atoms (Atom ist ebenfalls Griechisch und bedeutet so viel wie „das Unteilbare“), dem Elektron.
Diese Beobachtung können wir auch heute sehr einfach nachstellen. Alles, was wir dazu benötigen, sind zwei Plastikstäbe, wovon einer an einem Faden aufgehängt wird, und ein Tuch, mit dem wir beide Stäbe abreiben.
- Versuch 1
Bringt man nun den losen Stab in die Nähe des aufgehängten Stabes, so bewegt sich dieser von dem anderen weg.
- Versuch 2
Was passiert aber nun, wenn wir einen Glasstab mit dem gleichen Tuch abreiben und dann in die Nähe des aufgehängten Plastikstabs bringen?
Wir können nun beobachten, dass der Plastikstab von dem Glasstab angezogen wird.
Die Ursache für diese Kraftwirkung liegt in einer elektrischen Aufladung der Stäbe, die durch das Reiben mit dem Tuch entstand. Die beiden unterschiedlichen Auswirkungen lassen bereits vermuten, dass es zwei unterschiedliche Ladungen gibt.
Da die beiden Plastikstäbe aus dem gleichen Material bestehen, können wir davon ausgehen, dass sie durch das Reiben mit dem Tuch auch beide eine gleichartige Ladung erhalten haben. Somit stellen wir fest: Gleichartige Ladungen stoßen sich ab.
Bei dem zweiten Experiment mit dem Glasstab beobachteten wir eine gegenteilige Wirkung. Daher können wir daraus schließen, dass der Plastikstab und der Glasstab durch das Reiben mit dem Tuch nicht die gleiche Art von Ladung erhalten haben. Also halten wir fest, dass ungleichartige Ladungen sich anziehen.
- Versuch 3
Reibe eine ausgediente CD mit einem Lappen aus Wolle. Die aufgeladene CD zieht Papierschnipsel an.
- Ursache für die Aufladung
Die Atome unterschiedlicher Stoffe halten ihre Außenelektronen unterschiedlich stark fest. Durch den intensiven Kontakt beim Reiben verliert diejenige Substanz, welche die Elektronen weniger gut festhält, ihre Elektronen an die andere Substanz.
- Ladung
Atome bestehen aus den Elementarteilchen Protonen, Neutronen und Elektronen. Elektronen besitzen die kleinstmögliche negative elektrische Ladung. Diese Ladung wird als Elementarladung bezeichnet. Protonen besitzen die gleich große positive Elementarladung.
Atome bestehen normalerweise aus genau so vielen Elektronen, wie Protonen. Sie erscheinen nach außen hin neutral, da sich die negativen Ladungen der Elektronen und die positiven Ladungen der Protonen gegenseitig aufheben.
Atome, die mehr Elektronen als Protonen besitzen wirken nach außen negativ geladen und heißen negative Ionen.
Atome, die mehr Protonen als Elektronen besitzen wirken nach außen positiv geladen und heißen positive Ionen.
Körper in denen es insgesamt eine größere oder kleinere Anzahl von Elektronen als Protonen gibt sind geladene Körper.
Die Ladung eines Raumes ist die Differenz der in ihm enthaltenen positiven Ladungen und der in ihm enthaltenen negativen Ladungen. Die Ladung ist also immer ein Vielfaches der Elementarladung.
