Elektrizitätslehre & Magnetismus

1.1. Reibungselektrizität
Beim Aneinanderreiben verschiedener Materialien wird durch die verschiedenen Elektronegativitäten
der Materialien ein Ladungsaustausch erzeugt, Elektronen werden übertragen
(siehe Atomphysik-Skript: „Katzenfellversuch“). Der eine Körper hat nun einen Elektronenüberschuss,
der andere einen Elektronenmangel.
Alltagsbeispiele: Beim Kämmen oder Pullover ausziehen (vor allem im Winter), statische
Aufladung einer Klarsichtfolie,...
Beim Anfassen eines leitenden Gegenstandes können sich die Ladungen wieder neutralisieren
- ungleichnamige Ladungen ziehen sich ja an -, sie springen vom einen auf den
anderen Körper über („äs putzt eim eis“).
1.2. Coulombsches Gesetz
Zwischen zwei punktförmigen Körpern mit Ladungen Q 1 und Q 2 im Abstand r wirkt die
Coulombkraft (siehe Atomphysik-Skript). Die Einheit der Ladung ist das Coulomb (C).
1 Q1 ⋅Q2
FC = ⋅
2
4 ⋅
π ⋅
ε
r
Aufgaben:
1) a) Wie ändert sich die Masse eines Metalles, wenn es positiv elektrisch geladen wird?
b) Welche Massenänderung resultiert, wenn die Ladung 1 C beträgt?
2) Drei Ladungen sind gemäss nebenstehender
Skizze angeordnet. Die Ladungen betragen
Q 1 = 1 C, Q 2 = 2 C, Q = 3 C.
a) Berechnen Sie die beiden Kräfte F 1 und F 2 ,
die die Ladungen Q 1 resp. Q 2 auf Q ausüben.
b) Berechnen Sie die resultierende Kraft auf Q.
0
Q
2
2m
Q
1m
Q
1
Lösungen von S. 2:
1) a) Masse nimmt ab (e - weg) b) Anzahl Elektronen N = Q/e → m = N⋅m e =5.7⋅10 -12 kg
2) F 1 = 2.7⋅10 10 N, F 2 = 1.35⋅10 10 N (=1/2⋅F 1 ) → F res = 3⋅10 10 N (mit Pythagoras)
1.3. Das Elektroskop
Impulse S. 206
Ein einfaches Anzeigegerät für elektrische Ladungen ist
das Elektroskop. Es beruht auf der Abstossung gleichnamiger
Ladungen: Eine isoliert durch das Gehäuse geführte
Stange besitzt einen Zeiger. Wird elektrische Ladung
aufgebracht, so sind Stange und Zeiger gleichnamig geladen.
Elektrizitätslehre und Magnetismus 2