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Arten von Ladungen

Es gibt zwei Arten elektrischer Ladungen, die positive (Protonen) und die negative (Elektron). Zusätzlich existiert noch das Neutron, welches allerdings elektrisch neutral geladen ist. 

Körper sind zu Beginn elektrisch neutral geladen, es besteht also ein Ladungsgleichgewicht an Elektronen und Protonen. 

Doch wie genau werden Körper negativ bzw. Positiv geladen? Nun ja, da Protonen ortsfest sind und somit nicht bewegt werden können, müssen wir uns die Eigenschaften bzw. das Verhalten von Elektronen spezifisch anschauen. Reibt man beispielsweise Körper – z.B. mit einem Wolltuch – so werden Elektronen “entnommen” bzw. “hinzugeführt”. Je nach dem entsteht also ein Elektronenmangel bzw. ein Elektronenüberschuss und der Körper ist demnach positiv bzw. negativ geladen! 

Auffällig dabei ist zudem, dass sich gleichnamige – also elektrisch positiv und positiv – Ladungen abstoßen. Die Stärke der Abstoßung hängt demnach über die Stärke der Ladung ab. Ungleichnamige Ladungen ziehen sich allerdings an (vgl. Abb. 1).

Die Wirkung der Abstoßung wird mit dem Elektroskop nachgewiesen.

Elektrostatik: Wechselwirkung der Ladungen.
Abb. 1: Abstoßung und Anziehung der Ladungen.

Nachweis der Ladung mit dem Elektroskop

Aufbau und Funkionsweise

Das “Gehäuse” des Elektroskops ist zunächst ein Metallring. Ein weiterer Bestandteil des Elektroskops ist der Metallstab, an welchem Anschluss und der Zeiger befestigt sind. Der Zeiger signalisiert – durch Ausschlagung – ob der Metallstab negativ geladen ist. Damit die Funktionsweise nicht beeinträchtigt wird, werden Metallstab und Gehäuse durch einen Isolator voneinander getrennt. 

Fact: Der Zeigerausschlag geht auch ohne Kontakt mit einem Leiter langsam wieder zurück. Dies nennt man Leckströme.¹ 

Elektrostatik: Elektroskop
Abb. 2: Visualisierung eines Elektroskops, mit ausschlagenden Zeiger.

Der Ladungsnachweis

Nähert man einen negativ geladenen Körper an dem oberen Punkt des Metallstabs, so erkennt man, dass der Zeiger sofort ausschlägt, da Zeiger und Metallstab gleichnamig geladen sind. Dies bestätigt den elektrisch negativ geladenen Körper. 

Nähert man einen positiv geladenen Körper, so erkennt man, dass der Zeiger gar nicht ausschlägt. Dies ist damit zu begründen, dass Zeiger und der Metallstab als Halterung ungleichnamig geladen sind. 

Influenz

Die sog. Influenz (vgl. Abb 3) ist die Ladungstrennung bzw. -verschiebung in einem leitenden Körper, wenn in räumlicher Nähe ein geladener Körper existiert. 

Diese Trennung kann nur mit einem wirkenden elektrischen Feld erklärt werden, welches um einem geladenen Körper existiert. In diesem Feld wirkt eine Kraft auf andere geladene Körper, beispielsweise eine Abstoßung oder Anziehung. 

Elektrostatik: Elektrische Influenz
Abb. 3: Schematische Darstellung der elektrischen Influenz.
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Kurzüberblick

➤ Zwei elektrisch geladene Ladungen

      •  Protonen (positiv)
      •  Elektronen (negativ)

➤ Körper zunächst elektrisch neutral geladen

      •  Reibung: Elektronenmangel/-überschuss

➤ Abstoßung gleichnamiger Ladungen

➤ Anziehung gleichnamiger Ladungen

➤ Elektroskop dient als Ladungsnachweis

      •  Gekennzeichnet durch Zeigerausschlag

➤ Das elektrische Feld ruft Ladungstrennung innerhalb eines geladenen Körpers hervor (Influenz)

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