Die geradlinig gleichförmige Bewegung

12-1-2 Elektrisches Feld
12-1-2-1 Elektrische Ladungen
Welche weiteren Kräfte gibt es außer der Gravitation?
Die Schüler sehen einen Film zur elektrischen Ladung:
http://www.kunischschule.com/Videos/12-1-2-1-Ladung.swf
Die elektrische Ladung oder Elektrizitätsmenge ist eine der grundlegenden Größen
der Physik. Sie wird im internationalen Einheitensystem in der Einheit
Amperesekunde (As) oder auch Coulomb (C) angegeben und mit dem vom
lateinischen Wort ‚quantum‘ abgeleiteten Formelzeichen Q oder q ausgedrückt. Die
elektrische Ladung ist eine mit den elementaren Materiebausteinen verbundene
Eigenschaft.
Die Gesamtladung eines physikalischen Systems ist gleich der Summe der Ladungen seiner
Teile. Es gibt positive und negative Ladungen; ist in einem System die Summe der positiven
Ladungen gleich der Summe der negativen Ladungen, dann ist die Gesamtladung Null und
das System elektrisch neutral. In einem abgeschlossenen System ist die Gesamtladung
wegen der Ladungserhaltung unveränderlich. Physikalische Systeme können keine beliebigen
Ladungsmengen, sondern nur ganzzahlige Vielfache der Elementarladung e tragen. Sich
bewegende elektrische Ladung bedeutet elektrischen Strom, der wiederum mit dem
Phänomen des Magnetismus verbunden ist.
Elementarladung
e  1,60 10 19 C  1,60 10 19 As
 e  1,60 10 19 C  1,60 10 19 As
Ein Proton hat die Elementarladung
Ein Elektron hat die Elementarladung
Ein Neutron ist elektrisch neutral.
 Ladung kann sich von einem Körper entfernen und zu ihm gelangen. Dieser Vorgang
heißt elektrostatisches Aufladen.
 Ladung kann sich innerhalb eines Leiters verschieben. Dieser Vorgang heißt Influenz.
 Ladung kann sich im Nichtleiter innerhalb eines Atoms oder Moleküls verschieben.
Dieser Vorgang heißt Polarisation.
Es folgen Versuche zum elektrostatischen Aufladen und zur Influenz mit einem
Elektroskop, einem Katzenfell und einem Kunststoffstab sowie zur Polarisation mit
einem Bandgenerator und Watte.
Anschließend wird die Glimmlampe vorgestellt.
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1. Wie viele Elementarladungen e sind in der Ladung 1Coulomb (1C) enthalten?
2. Beschreibe grundlegende Phänomene, die auf die Existenz von elektrischen
Ladungen schließen lassen. Begründe, dass es zwei Arten von Ladungen geben
muss.
3. Eine Aluminiumkugel der Masse 101,4g wird mit der Ladung 1, ,2  10 9 C aufgeladen.
Berechne die Änderung der Masse. Die dadurch bewirkt wird.
4. Löse die Aufgabe auf der Internetseite
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-felder-mittelstufe/lb/ladungen-und-felder-mittelstufe-musteraufgaben-6
1. Eine Elementarladung hat die Ladung e  1,60  10 19 C . In 1C sind somit etwa
1C
n
 6,24  1018 Elementarladungen vorhanden.
1,60  10 19 C
2. Bsp.: Ein positiv geladener Luftballon stößt einen positiv geladenen Luftballon ab.
Eine Abstoßung ist mit der Gravitation nicht erklärbar. Es muss eine andere
Eigenschaft des geladenen Ballons eine Rolle spielen. Wir nennen sie elektrische
Ladung.
Bsp.: Ein positiv geladener Luftballon stößt einen positiv geladenen Luftballon ab,
zieht aber einen negativ geladenen Luftballon an. Das legt die Vermutung nahe, dass
es zwei verschiedene Ladungen gibt.
Bsp.: Ein Luftballon kann unterschiedlich stark geladen werden. Das legt die
Vermutung nahe, dass Ladungen einen Mengencharakter haben, d.h. es gibt viel oder
wenig Ladung.
3. Beim positiven Aufladen verlassen Elektronen mit der Gesamtladung  1,2  10 9 C die
 1,2  10 9 C
 7,5  10 9 Elektronen enthalten.
19
 1,60  10 C
9
Elektronen haben die Masse 7,5  109  9,1  10 31 Kg  6,8  10 23 kg . Die
7,5  10
Aluminiumkugel wird beim Aufladen also etwa 6,8  10 21 kg leichter.
Aluminiumkugel. In  1,2  10 9 C sind n 