Ladung & Influenz

Die Ladung ist eine Eigenschaft von Teilchen. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.

Die Influenz beschreibt die Ladungsverschiebung in einem Material.


Ladung

Für Ladungen sind folgende Eigenschaften von Bedeutung:

  • Es gibt positive und negative Ladungen. Diese werden ensprechend dem Vorzeichen angegeben.
  • Die Einheit der Ladung Q ist C (Coulomb).
  • Kleine Ladungen werden oft als Vielfaches der Elementarladung e angegeben.
1 \space e = 1,602 \cdot 10^{-19} \space \text{C}1e=1,6021019 C1 \space e = 1,602 \cdot 10^{-19} \space \text{C}
  • Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Bei Annäherung einer Ladung an einen Leiter bewegen sich deshalb die freien Elektronen.
  • Den Vorgang der Ladungsverschiebung nennt man Influenz.

Influenz

Influenz tritt sowohl bei leitenden, als auch nichtleitenden Materialien auf.

Leitende Materialen

In leitenden Materialien verschieben sich die freien Elektronen durch das Material. Nähert man also eine negative Ladung Q an einen Probekörper an, so bewegen sich die freien Elektronen von diesem weg. Auf der Seite der Annäherung der negativen Ladung kommt es somit zum Elektronenmangel, wodurch hier ein Protonenüberschuss und somit eine positive Ladung entsteht. Auf der anderen Seite kommt es zum Elektronenüberschuss, was eine negative Ladung zur Folge hat.

Bei Annäherung einer positiven Ladung Q an den Probekörper ist der Effekt genau umgekehrt.

Polarisation bei nichtleitenden Materialen

Bei nichtleitenden Materialien gibt es keine freien Elektronen, die sich durch das Material verschieben können. Dennoch kommt es aber innerhalb der einzelnen Atome des Nichtleiters zur Influenz, indem sich diese einzeln ausrichten.

Zu Anfang hat ein Atom keine Partialladung (symbolisiert durch plus und minus in der Mitte). Durch Annäherung einer Ladung verschieben sich die Elektronen im Inneren eines Atoms so, dass entsprechend ein Elektronenüberschuss auf der einen Seite (symbolisiert durch das Minus) und ein Elektronenmangel (symbolisiert durch das Plus) auf der anderen Seite entsteht. So kommt es zu gezeigter Ausrichtung der Atome. Dabei strecken sich die Atome leicht in entsprechende Richtung. Diese Form der Influenz nennt man Polarisation. Dadurch entsteht auch hier auf beiden Seiten des Nichtleiters entsprechend eine Gesamtladung.


Beispiele

Metallischer Leiter

An einem metallischen Probekörper wird eine Ladung wie folgt angenähert. Wo entsteht am Probekörper eine positive und wo eine negative Influenzladung?

Lösung

Durch Anziehung der freien Elektronen nach oben entsteht dort ein Elektronenüberschuss und somit eine negative Gesamtladung. Durch Elektronenmangel entsteht unten eine positive Gesamtladung.

Holz

Warum kommt es auch bei nichtleitenden Materialien zur Influenz?

Lösung

Weil sich die einzelnen Atome entsprechend einer negativen und positiven Seite ausrichten. Dabei werden aber keine Elektronen durch den Leiter verschoben. Den Vorgang nennt man Polarisation.

Rechne um:

86565 \text{ e in Coulumb.}86565 e in Coulumb.86565 \text{ e in Coulumb.}

Lösung

86565 \text{ e} = 86565 \cdot 1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C} = 1,39 \cdot 10^{-14} \text{ C}86565 e=865651,6021019 C=1,391014 C86565 \text{ e} = 86565 \cdot 1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C} = 1,39 \cdot 10^{-14} \text{ C}

Rechne um:

9 \text{ Coulumb in e.}9 Coulumb in e.9 \text{ Coulumb in e.}

Lösung

9 \text{ C} = (9 \div 1,602 \cdot 10^{-19}) \text{ e} = 5,62 \cdot 10^{19} \text{ e}9 C=(9÷1,6021019) e=5,621019 e9 \text{ C} = (9 \div 1,602 \cdot 10^{-19}) \text{ e} = 5,62 \cdot 10^{19} \text{ e}
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