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Lexikon Physik

Elektron

Das Elektron (griech. „Bernstein“) e das leichteste elektrisch geladene stabile Elementarteilchen. Sein Antiteilchen ist das Positron e+.

Die Ruhemasse des Elektrons (Elektronenmasse) ist \(m_\text e = 9,109 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}\), dies entspricht einer Ruheenergie von 511 keV. Die (negative) elektrische Ladung beträgt genau eine Elementarladung , also \(e = 1,602 \cdot 10^{-19}\,\text{C}\). Der Spin oder quantenmechanische Eigendrehimpuls ist 1/2, das Elektron ist also ein Fermion. Außerdem wird es zu den Leptonen gezählt, da es farbneutral ist, d. h. die starke Wechselwirkung nicht „spürt“.

Elektronen sind die negativen Ladungsträger im Atom. Sie bilden aufgrund der quantenmechanischen Unschärfe ausgedehnte Ladungswolken um den positiv geladenen Kern. Bei den meisten Formen von elektrischem Strom, insbesondere für die metallische Leitung, stellen Elektronen die Ladungsträger.

Das Elektron besitzt bis zu einer Messgenauigkeit von 10–18 m keine Ausdehnung. Man kann ihm aber im klassischen Verständnis einen Radius zuschreiben, den klassischen Elektronenradius. Dabei setzt man die elektrostatische Energie, die eine über eine Kugeloberfläche mit Radius r verteilte Elementarladung hätte, mit der relativistischen Ruheenergie des Elektrons gleich:

\(\begin{align} \dfrac {e^2}{ 4\pi\epsilon_0r } &= m_\text ec^2 \\ r &= \dfrac {e^2}{ 4\pi\epsilon_0 m_\text ec^2 } \approx 2,818 \cdot 10^{-15}\, \text m \end{align}\)

(\(\epsilon_0\): elektrische Feldkonstante).

Übrigens: Die Idee, dass das Elektron exakt punktförmig ist, also gar keine Ausdehnung hat, ist physikalisch sehr problematisch – dann wären die elektrische Energiedichte und die elektrische Feldstärke an diesem Punkt unendlich groß!

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