Physik compact, Basiswissen 6, Schulbuch

Ladung, Strom und Spannung  12.1  RG 6.4 und G 6.4    Elektrizitätslehre  87 Ladung, Strom und Spannung Fließt Strom im Stromkreis, so bewegen sich Elektro­ nen durch den Draht. Um die Vorgänge beschreiben zu können, müssen wir elektrische Größen einführen und ihre Beziehungen zueinander kennenlernen. A1 Zeichne ein Schaltbild der Taschenlampe – also einen Stromkreis mit Lampe, Batterie und Schalter. Elektrische Ladung A2 Wiederhole den Aufbau der Atome und den Be­ griff der Elementarladung (Basiswissen 5, Kap. 5.1)! A3 Wiederhole die Begriffe Kernladungszahl und Massenzahl! Die folgende Tabelle gibt die elektrischen Ladungen ( electric charges ) einiger Teilchen und Kerne an: 12.1 Abb. 87.1  In einer Taschenlampe bilden die Batterie, das Glüh­ lämpchen, die Kabelverbindungen und der Schalter einen Strom­ kreis. Ist der Schalter geschlossen, so fließt elektrischer Strom (electric current). W1 12.1.1 W1 ( elementary charge ) Elektronen und Protonen tragen gleich große, aber entgegengesetzte Ladungen. Der Betrag dieser La­ dung heißt Elementarladung e . Elementarladung W1 Teilchen Symbol Ladung Photon c 0 Neutrino n 0 Elektron e – –e Proton p +e Neutron n 0 a -Teilchen a 2 e Urankern ​ 238  92 ​U 92 e Natriumion Na + 11 e + 10(− e ) = e Chlorion Cl – 17 e + 18(− e ) = − e Weist ein Körper einen Elektronenüberschuss auf, so nennen wir ihn negativ geladen. Der Körper mit dem Elektronenmangel heißt dementsprechend positiv geladen. Berühren wir danach das Fell mit dem Kunststoffstab, so verlieren beide Körper ihre auffallenden elektri­ schen Eigenschaften – es hat ein Ladungsausgleich stattgefunden, bei dem die Elektronen vom Kunst­ stoffstab zum Fell geflossen sind. A4 Informiere dich über die Blitzortungssysteme ALDIS (Österreich) und BLIDS (Deutschland)! Beispiel Gewitterelektrizität Innerhalb von Gewitterwolken treten durch die Luftströmungen Ladungstrennungen auf. Abb. 87.3  Von der geladenen Gewitterwolke tritt ein Ladungsausgleich an anderen Wolken, Bäumen, Gebäuden oder anderen Bereichen der Erdober­ fläche auf. Die dabei aufleuchtenden Blitze trans­ portieren in Sekundenbruchteilen gewaltige La­ dungsmengen. Während sich die Hauptentladung eines Blitzes mit einer Geschwindigkeit bis zu 100000 km/h fortpflanzt, erwärmt sich die Luft im Blitzkanal auf einige Zehntausend Grad. Dadurch dehnt sich die Luft mit Überschallgeschwindigkeit aus – es donnert. W2 Versuch Ladungstrennung Wir reiben einen Kunststoffstab mit einem Stück Fell. Anschließend überprüfen wird das Verhalten von Papierschnitzeln in der Nähe von Kunststoff­ stab und Fell. Abb. 87.2  Durch Reiben entsteht im Kunststoffstab ein Elektronenüberschuss und im Fell ein Elektronenmangel. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv