Zwei Ladungsarten und ihre Kräfte
Es gibt nur zwei Sorten von Ladung: positiv (+) und negativ (−). Zwischen geladenen Körpern wirken Kräfte — und zwar auch dann, wenn sie sich gar nicht berühren.
- Gleichnamig:+ und + oder − und − stoßen sich ab.
- Ungleichnamig:+ und − ziehen sich an.
- Größe der Kraft:Je größer die Ladungen und je kleiner der Abstand, desto stärker die Kraft.
- Immer beidseitig:Beide Körper spüren dieselbe Kraft, nur in entgegengesetzte Richtung.
Ein geladener Körper zieht sogar ungeladene Dinge an: Ein geriebener Ballon bleibt an der Wand hängen, ein geriebenes Lineal hebt Papierschnipsel an. Der geladene Körper verschiebt dabei die Ladungen im neutralen Körper ein Stück, sodass ihm die ungleichnamige Seite näher liegt.
Elektronen wechseln die Seite; die Summe beider Ladungen bleibt unverändert.
Bei zwei gleichen Körpern teilt sich die Gesamtladung auf: \(Q_1'=Q_2'=\dfrac{Q_1+Q_2}{2}\).
Immer mit Vorzeichen addieren, nicht die Beträge verrechnen.
Ladungstrennung durch Reiben
Der einfachste Weg, einen Körper aufzuladen, ist Reiben. Dabei entsteht keine Ladung — sie wird nur verschoben: Zwischen zwei verschiedenen Materialien wechseln Elektronen die Seite. Welches Material sie abgibt, hängt allein von der Materialpaarung ab.
- Der Körper, der Elektronen abgibt, wird positiv.
- Der Körper, der Elektronen aufnimmt, wird negativ.
- Beide werden gleich stark, aber entgegengesetzt geladen.
Ladungsausgleich bei Berührung
Berühren sich zwei geladene Körper, wandern die Überschuss-Elektronen in die Lücken der anderen Seite, bis eine Seite aufgebraucht ist. Dabei gilt die Ladungserhaltung: Die Summe aller Ladungen ist vorher und nachher gleich.
Berühren sich zwei geladene Körper, gleichen sich Plus und Minus paarweise aus. Was an Plus oder Minus übrig bleibt, ergibt die Gesamtladung.
| Körper A | Körper B | Es wandern | Gesamtladung danach |
|---|---|---|---|
| +6 | −6 | 6 e⁻ füllen 6 Lücken | 0 (neutral) |
| +6 | −4 | 4 e⁻ füllen 4 Lücken | +2 |
| +2 | −4 | 2 e⁻ füllen 2 Lücken | −2 |
Rechnerisch ist der Ausgleich nichts anderes als eine Addition mit Vorzeichen: (+6) + (−4) = +2. Die verbliebene Gesamtladung verteilt sich danach auf beide Körper.
Allgemeine Hinweise
Reiben erzeugt keine Ladung
Beim Reiben wechseln nur Elektronen die Seite. Der Abgeber wird positiv, der Aufnehmer negativ — die Summe beider Ladungen bleibt vorher wie nachher null.
Ausgleich mit Vorzeichen rechnen
Berühren sich zwei Körper, addierst du mit Vorzeichen: \((+6)+(-4)=+2\). Nicht die Beträge abziehen und danach raten, welches Vorzeichen übrig bleibt.
Neutral heißt nicht kräftefrei
Ein geriebener Ballon zieht die ungeladene Wand an, weil er dort die Ladungen nur verschiebt. Ungeladen heißt also nicht kräftefrei.