Materie & Energie

elektrische Ladung | Eigenschaften, Beispiele, Einheiten und Fakten

Elektrische Ladung , grundlegende Eigenschaft der Materie, die von einigen Elementarteilchen getragen wird und die bestimmt , wie die Teilchen von einem elektrischen oder magnetischen Feld beeinflusst werden . Elektrische Ladung, die positiv oder negativ sein kann, tritt in diskreten natürlichen Einheiten auf und wird weder erzeugt noch zerstört.

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Es gibt zwei allgemeine Arten von elektrischen Ladungen: positive und negative. Zwei Objekte, die einen Überschuss einer Ladungsart aufweisen, üben eine Abstoßungskraft aufeinander aus, wenn sie relativ nahe beieinander liegen. Zwei Objekte mit überschüssigen entgegengesetzten Ladungen, eines positiv und das andere negativ geladen, ziehen sich gegenseitig an, wenn sie sich relativ nahe befinden. ( Siehe Coulomb-Kraft .)

Viele fundamentale oder subatomare Materieteilchen haben die Eigenschaft elektrischer Ladung. Zum Beispiel,Elektronen sind negativ geladen undProtonen haben eine positive Ladung, aber Neutronen haben eine Ladung von Null. Die negative Ladung jedes Elektrons hat experimentell die gleiche Größe, die auch der positiven Ladung jedes Protons entspricht . Die Ladung existiert also in natürlichen Einheiten, die der Ladung eines Elektrons oder eines Protons entsprechen, einer grundlegenden physikalischen Konstante . Eine direkte und überzeugende Messung der Ladung eines Elektrons als natürliche Einheit der elektrischen Ladung wurde erstmals (1909) im Millikan-Öltropfenexperiment durchgeführt . Atome der Materie sind elektrisch neutral, weil ihre Kerne die gleiche Anzahl von Protonen enthalten, wie Elektronen die Kerne umgeben.Bei elektrischem Strom und geladenen Objekten wird ein Teil der negativen Ladung neutraler Atome abgetrennt. Strom in Metalldrähten besteht aus einer Drift von Elektronen, von denen ein oder zwei von jedem Atom lockerer gebunden sind als die anderen. Einige der Atome in der Oberflächenschicht eines Glasstabs , die durch Reiben mit einem Seidentuch positiv geladen wurden, haben Elektronen verloren und ein Nettopositiv hinterlassenLadung wegen der nicht neutralisierten Protonen ihrer Kerne. Ein negativ geladenes Objekt hat einen Elektronenüberschuss auf seiner Oberfläche.

Die elektrische Ladung bleibt erhalten: In jedem isolierten System, bei jeder chemischen oder nuklearen Reaktion ist die elektrische Nettoladung konstant. Die algebraische Summe der Grundladungen bleibt gleich. ( Siehe Ladungserhaltung .)

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Die Einheit der elektrischen Ladung im Meter-Kilogramm-Sekunden- und SI- System ist dieCoulomb und ist definiert als die Menge an elektrischer Ladung, die während jeder Sekunde durch einen Querschnitt eines Leiters in einem Stromkreis fließt, wenn der Strom einen Wert von einem Ampere hat . Ein Coulomb besteht aus 6,24 × 10 18 natürlichen Einheiten elektrischer Ladung, wie einzelnen Elektronen oder Protonen. Nach der Definition des Ampere hat das Elektron selbst eine negative Ladung von 1,602176634 × 10 –19 Coulomb.

Eine elektrochemische Ladungseinheit, die Faraday ist nützlich bei der Beschreibung von Elektrolysereaktionen , beispielsweise beim metallischen Galvanisieren . Ein Faraday entspricht 96485.332123 Coulomb, der Ladung eines Mols Elektronen ( dh der Avogadro-Zahl 6.02214076 × 10 23 Elektronen).