Elektrische Ladung

Dieser Artikel beschäftigt sich mit der elektrischen Ladung von Körpern. Dabei gehen wir auch auf Einheiten und Begriffe wie Coulomb, Elementarladung und Stromstärke ein.

Um die elektrische Ladung verstehen zu können, muss man einen Blick auf die Grundlagen der Physik und Chemie werfen. Oder um genauer zu sein: Wir müssen uns den Aufbau eines Atoms einmal näher ansehen. Vereinfacht ausgedrückt, besteht ein Atom aus einer Atomhülle, in der sich elektrisch negativ geladene Elektronen befinden. Im Atomkern hingegen befinden sich die elektrisch neutralen Neutronen und die positiv geladenen Protonen.

Von Natur aus sind Stoffe nach außen hin nicht geladen, man spricht dann von elektrisch neutral. Hat ein Körper hingegen mehr Elektronen als Protonen, ist er negativ geladen. Und umgekehrt: Hat ein Körper mehr Protonen als Elektronen, ist er positiv geladen. Dabei besitzt ein Elektron die kleinste elektrische Ladung, welche als Elementarladung bezeichnet wird.

Die Einheit Coulomb

Um mit Ladungen rechnen zu können, wurde das Coulomb definiert. Dabei ist ein Coulomb die elektrische Ladung, die durch den Querschnitt eines Drahts transportiert wird, indem ein elektrischer Strom der Stärke 1 Ampere für 1 Sekunde fließt. Die Gleichung sieht wie folgt aus:

Anmerkung: Die Begriffe Strom, Spannung und Widerstand werden in einem Folgeartikel noch näher betrachtet.

Zu dem kann man die Ladung eines Körpers mit der folgenden Gleichung berechnen. Dabei ist die Elementarladung e = 1,602 · 10^-19 C.

Information:

• "Q" ist die Ladung in Coulomb, z. B. 1 C.
• "n" ist die Anzahl der Ladungen
• "e" ist die Elementarladung in Coulomb, e = 1,602 · 10^-19 C

Beispiel:

Eine kleine Beispielrechnung soll den Einsatz der Formel verdeutlichen. Bei dieser haben wir eine negative Ladung von 0,5 C und möchten den Elektronenüberschuss berechnen.

Ladung, Stromstärke und Zeit

Darüber hinaus existiert eine weitere Formel, mit welcher man die Stromstärke, die Ladung und die Zeit in Bezug setzen kann.

Information:

• "I" ist die Stromstärke in Ampere, z. B. 1 A
• "Q" ist die Ladung in Coulomb, z. B. 1 C
• "t" ist die Zeit in Sekunden, z. B. 1 s

Beispiel:

Ein Strom von 0,5 A wird eine halbe Stunde lang aufrecht erhalten. Die bewegte Ladung ist zu berechnen.

Lösung: Wir setzen die Angaben in die Formel ein. Beachte: 1 As = 1 C.

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