Elektrisch geladene Körper
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Elektrisch geladene Körper
Ein elektrisch geladener Körper besitzt entweder einen Elektronenüberschuss oder einen Elektronenmangel. Liegt ein Elektronenüberschuss vor, so ist der Körper negativ geladen. Liegt hingegen ein Elektronenmangel vor, so ist der Körper positiv geladen.
Verhalten elektrisch geladener Körper
Ein Körper kann, zum Beispiel durch Reibung elektrisch geladen werden. Reibt man einen Luftballon an seinen Kopf, so wandern Elektronen (negative Ladung) von den Haaren in das Gummi vom Ballon. Der Elektronenmangel in den Haaren führt dort zu einer positiven Ladung. Der Ballon hat jedoch einen Elektronenüberschuss und ist damit negativ geladen.
Die Anziehung entgegengesetzter Ladungen kann man daran erkennen, das die Haare von der Oberfläche des Ballons angezogen werden. Entfernt man jedoch den Ballon vom Kopf, so beobachtet man, wie sich die Haare gegenseitig abstoßen. Die Haare stehen einem zu Berge, weil sich gleiche Ladungen abstoßen.
Eigenschaften geladener Körper
Geladene Körper besitzen verschiedene Eigenschaften.
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Wirkung auf neutrale Körper: Kommt es zu einem Kontakt zwischen einen neutralen Körper und einem geladenen Körper, so fließen zwischen den zwei Körpern Ladungsträger. Dies geschieht solange, bis beide Körper die gleiche Ladung besitzen.
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Wirkung auf gleich geladene Körper: Bringt man zwei gleich geladene Körper näher an einander, so beobachtet man eine abstoßende Kraft. Die Kraft, die man benötigt um die Körper immer näher an einander zu bringen wird stetig größer.
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Wirkung auf entgegengesetzt geladene Körper: Zwei körper mit entgegengesetzten Ladungen ziehen sich an. Sobald sie in Kontakt mit einander sind, fließen Ladungsträger zwischen ihnen, bis sie die gleiche Ladung besitzen. Es findet ein Ladungsaustausch statt.
Die Kraft zwischen geladenen Körper kann man mit dem Coulombschen Gesetz berechnen.
Coulombsches Gesetz
Wie in der Animation zu sehen, stoßen sich gleiche Ladungen ab, während sich unterschiedliche Ladungen anziehen. Die anziehende bzw. abstoßende Kraft zwischen Ladungen lässt sich mit dem Coulombschen Gesetz beschreiben.
Coulombsches Gesetz
Gleiche Ladungen stoßen sich ab.
Unterschiedliche Ladungen ziehen sich an.
\(r\) der Abstand zwischen den Ladungen
\(\epsilon_{0}=8,8542\cdot 10^{-12}\frac{As}{Vm}\) die elektrische Feldkonstante
\(\pi\) die Kreiszahl \(\pi=3,14159...\)
Die Kraft \(F_{12}\) zwischen der Ladung \(Q_1\) und der Ladung \(Q_2\) berechnet sich über folgende Formel:
\(\begin{aligned} F_{12}=\frac{1}{4\cdot\pi\cdot\epsilon_{0}}\cdot \frac{Q_1\cdot Q_2}{r^2} \end{aligned}\)
Dabei ist:
An der Formel für die Kraft \(F_{12}\) erkennt man anhand der Ladung \(Q_1\) und \(Q_2\) ob die Kraft anziehend oder abstoßend ist. Sind die zwei Ladungen \(Q_1\) und \(Q_2\) gleich, so ist \(F_{12}\) immer Positiv (Abstoßung). Sind die Ladungen verschieden, so ist die Kraft negativ (Anziehung).