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Ladungsausgleich

Was passiert mit den Elektronen, wenn zwei geladene Körper verbunden werden? Finde heraus, wie sich die Ladung dabei verteilt.

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Elektronen wandern, Ladung bleibt erhalten

Verbindet man unterschiedlich geladene Metallkörper leitend, wandern Elektronen zwischen ihnen.

  • Nur Elektronen bewegen sich:Die positiven Atomrümpfe bleiben an ihrem Platz.
  • Ladung wird übertragen:Sie entsteht nicht neu und verschwindet nicht.
  • Bilanz:Was der eine Körper an Elektronen gewinnt, verliert der andere.
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Zwei Metallkugeln im Teilchenmodell

Zwei Metallkugeln mit unterschiedlicher Anfangsladung zeigen beim Verbinden die Elektronenbewegung sowie die Ladungen vor und nach dem Ausgleich.

Ladungsausgleich

Ladungsausgleich zwischen zwei MetallkugelnBlaue Minuszeichen zeigen bewegliche Elektronen, rote Pluszeichen ortsfeste positive Ladungen. AB

Hinweis: Vereinfachtes Modell zweier gleich großer, isolierter Metallkugeln – blaue Minuszeichen sind bewegliche Elektronen, rote Pluszeichen ortsfeste positive Ladungen; die Teilchen sind zur Übersicht im Inneren gezeichnet, die Bewegung läuft stark verlangsamt.

Halte fest: Nur Elektronen wechseln den Körper. Auch nach dem Ausgleich können beide Kugeln geladen sein.

Merke

Ladungserhaltung:

QA + QB = konstant

QA: Ladung der Kugel A.

QB: Ladung der Kugel B.

Elektronenwanderung: Beim leitenden Verbinden wandern nur Elektronen, die positiven Atomrümpfe bleiben an ihrem Platz.

Ladungserhaltung: Ladung entsteht nicht neu und verschwindet nicht; was ein Körper gewinnt, verliert der andere.

Ende: Die Wanderung hört auf, wenn zwischen den Körpern keine Spannung mehr besteht; gleich große Kugeln tragen dann gleich viel Ladung.

Irgendwann hört die Elektronenwanderung von selbst auf.

  • Gleich große Kugeln:Am Ende trägt jede die gleiche Ladung.
  • Neutral nur bei null:Beide werden nur dann neutral, wenn ihre Gesamtladung null ist.
  • Schluss ist, wenn:zwischen den verbundenen Körpern keine elektrische Spannung mehr besteht.
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Allgemeine Hinweise

Drei Stellen, an denen der Ladungsausgleich in der Arbeit gern schiefgeht:

Mit Vorzeichen addieren

Addiere zuerst die Gesamtladung mit Vorzeichen, verteile erst danach. Beträge zusammenzählen gibt ein falsches Ergebnis.

Richtung der Elektronen

Die Elektronen wandern vom negativen zum positiven Körper. Vorzeichen mitschreiben: −6 e und +2 e ergeben −4 e.

Gesamtladung halbieren

Bei gleich großen Kugeln halbierst du die Gesamtladung. Kontrolle: Die Endladungen ergeben zusammen wieder die Anfangssumme.

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