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Lexikon Physik

Elektrische Ladung

Die elektrische Ladung (früher: ElektrizitätsmengeQ ist eine Eigenschaft von Teilchen oder Körpern, welche die Quelle, d. h. die Ursache des elektrischen Feldes und aller elektromagnetischen Erscheinungen darstellt. Das Analogon zur elektrischen Ladung bei der Schwerkraft ist die Masse eines Körpers. Der starken Wechselwirkung, die nur bei subatomaren Abständen in Erscheinung tritt, liegt die sog. Farbladung zugrunde.

Der wichtigste Unterschied zwischen Ladung und Masse besteht darin, dass es nur eine Art von Masse, aber positive und negative elektrische Ladungen gibt. Gleichnamige Ladungen (solche mit gleichem Vorzeichen) stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an (Coulomb-Gesetz). Die SI-Einheit der Ladung ist das Coulomb (C).

Alle elektrischen Feldlinien beginnen und enden an elektrischen Ladungen. Da Feldlinien die Bewegungsrichtung einer gedachten positiven Probeladung anzeigen, beginnen Feldlinien immer bei positiven und enden bei negativen Ladungen.

Der kleinste Betrag, den die Ladung annehmen kann, ist die sog. Elementarladung \(e = 1,602 \cdot 10^{-19}\,\text C\). Jede andere beobachtbare Ladung ist ein Vielfaches dieser Elementarladung. Nur Quarks tragen Ladungen von \(\pm \dfrac 1 3 e\) oder \(\pm \dfrac 2 3 e\), diese Elementarteilchenbestandteile können jedoch nicht einzeln beobachtet werden. Teilchen, die genau eine (positive oder negative) Elementarladung tragen, sind z. B. Elektronen und Protonen.

Die elektrische Ladung ist eine Erhaltungsgröße: Elektrische Ladungen können nur paarweise erzeugt und vernichtet werden und dies auch nur dann, wenn dabei exakt gleich viel positive und negative Ladung erzeugt oder vernichtet wird.

Bewegte elektrische Ladungen bilden einen elektrischen Strom, die zeitliche Änderung der elektrischen Ladung ist die elektrische Stromstärke.

In einem elektrischen Leiter verteilt sich die gesamte bewegliche L. immer an der Oberfläche. Dies ist auf die abstoßenden Kräfte zwischen den in der Regel negativen Ladungsträgern zurückzuführen: Im Innern des Körpers besteht so lange ein elektrisches Feld, bis es die Ladungen an die Oberfläche getrieben hat, aus der sie (ohne zusätzliche Energie) nicht austreten können. Hier können sie sich noch längs der Oberfläche bewegen, solange das Feld eine Komponente parallel zur Oberfläche aufweist. Die Bewegung hört auf, wenn die elektrische Feldstärke im Innern des Körpers null ist oder das Feld nur noch senkrecht zur Oberfläche steht. Die Tatsache, dass sich die L. an der Oberfläche verteilen und nicht in das Innere des Körpers eindringen, macht man sich beim sog. Faraday-Käfig zunutze. 

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