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Die elektrische Ladung

Ladungsträger

Wir haben bereits einige elektrisch geladene Körper kennen gelernt: Ein Stab aus Hartgummi, eine Kopierfolie, Metall- und Plastikkugeln, zwei Metallplatten und schließlich auch Menschen (denken Sie an den Schlag nach dem Lauf über einen Teppich).

Wir könnten diese Körper also als Ladungsträger bezeichnen und ihnen die physikalische Eigenschaft Ladung zuschreiben. Dabei gibt es aber ein Problem. Woher weiß die Eigenschaft Ladung, dass sie auf solch völlig unterschiedlichen Körpern wie Stäben, Kugeln und Menschen nur in gequantelter Form enthalten sein darf und zwar immer nur als Vielfaches der Elementarladung?

Diese Frage wird gelöst, wenn man annimmt, dass der Überträger der Ladung ein kleiner Körper ist, den es in unzähliger, gleichartiger Ausfertigung gibt und von denen jeder eben gerade die Ladung e (Elementarladung) zu tragen imstande ist.

Diese kleinen Teilchen gibt es tatsächlich. Allerdings tragen sie die Ladung -e und werden Elektronen genannt.

Elektronen
Ein Elektron ist ein punktförmiges Teilchen, das die Ladung -e trägt.

In diesem Kapitel beschäftigen wir uns auf mikroskopischer Ebene fast ausschließlich mit Elektronen als negative Ladungsträger. Das Antiteilchen des Elektrons – das Positron – trägt hingegen die Ladung +e .

Weitere positive Ladungsträger mit der Ladung +e findet man in der Natur in Form von Protonen, welche in der Regel in Atomkernen gebunden sind. Ein Atom setzt sich aus positiv geladenen Protonen im Kern und negativ geladenen Elektronen in der Hülle zusammen. Außerdem existieren im Kern elektrisch ungeladene Neutronen. Ein einzelnes Atom oder Molekül ist elektrisch neutral, d.h. es besitzt ebenso viele Protonen wie Elektronen, so dass die Gesamtladung des Teilchens Null ist.

Man spricht von negativ geladenen Ionen, wenn in der Hülle mehr Elektronen als Protonen im Kern vorhanden sind, und von positiv geladenen Ionen, wenn in der Hülle Elektronen fehlen. Ionen spielen als Ladungsträger beispielsweise bei der Elektrolyse eine Rolle.

Schließlich setzen sich auch makroskopische Körper aus Atomen und Molekülen zusammen. Auf dieselbe Weise, wie ein einzelnes Atom können daher auch makroskopische Körper elektrisch geladen sein.

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