Elektrische Ladung und Strom

Vielleicht hast du schon mal beobachtet, dass deine Haare von deinem Kopf abgestanden sind, nachdem du einen Pulli über den Kopf gezogen hast. Du kannst auch einmal probieren, einen Luftballon an deinem Kopf zu reiben und ihn dann langsam zu entfernen. Du wirst beobachten, dass die Haarspitzen sozusagen an dem Luftballon haften bleiben. Vielleicht hast du in diesem Zusammenhang auch schon gehört, dass deine Haare elektrisiert oder geladen sind? Um genau solche Phänomene beschreiben zu können, müssen wir also diese neue Eigenschaft eines Körpers oder Gegenstandes betrachten, seine Ladung.

Elektrische Ladung

Wenn du mit geladenen Gegenständen experimentierst, kannst du manchmal beobachten, dass sich diese abstossen und manchmal, dass sich diese anziehen. Es muss also zwei unterschiedliche Arten von elektrischer Ladung geben, nämlich positive und negative Ladungen. Das kennst du vielleicht schon von Batterien, wo immer auf einer Seite ein Plus und auf der anderen ein Minus steht. Es gibt also einen positiven und einen negativen Pol an der Batterie. Oder Du kennst es auch vom Aufbau der Atome. In der Mitte des Atoms sitzt der Atomkern, welcher positiv geladen ist und aussen um den Atomkern befinden sich negative Ladungen, auch Elektronen genannt.

Kräfte auf Ladungen

Physik; Elektrische Ladung und Elektrisches Feld; 1. Sek / Bez / Real; Elektrische Ladung und Strom — 1. Zwei elektrisch neutrale Kugeln; 2. Zwei positiv geladene Kugeln; 3. Zwei negativ geladene Kugeln; 4. Eine positiv und eine negativ geladene Kugel

Um herauszufinden, wie sich die unterschiedlichen Ladungen zueinander verhalten, kann man ein kleines Experiment machen. Hängt man zwei Metallkugeln nebeneinander auf, so sind diese zunächst ungeladen oder elektrisch neutral. Sie hängen also einfach nebeneinander gerade herunter. Berühren wir die beiden Kugeln nun mit einer Elektrizitätsquelle und laden beide negativ auf, so bewegen sich die Kugeln voneinander weg.

Zwei negativ geladene Körper stossen sich gegenseitig ab.

Wir probieren das ganze nochmal und laden beide Kugeln positiv auf. Dabei können wir beobachten, dass sich die Kugeln wieder voneinander weg bewegen.

Zwei positiv geladene Körper stossen sich gegenseitig ab.

Die letzte Möglichkeit ist jetzt, eine Kugel positiv und eine negativ aufzuladen. Dabei sehen wir, dass sich die beiden Kugeln aufeinander zu bewegen.

Zwei unterschiedlich geladene Körper ziehen sich gegenseitig an.

Reibungselektrizität

Warum zieht dann der Luftballon deine Haare an, nachdem du ihn an deinem Kopf gerieben hast?

Anscheinend müssen der Luftballon und deine Haare nach dem Reiben unterschiedlich geladen sein, ansonsten würden sie sich nicht gegenseitig anziehen. Dieses Phänomen nennt man Reibungselektrizität.

Reibt man zwei elektrisch neutrale Gegenstände aneinander, so werden die Ladungen getrennt.

Einer der beiden Gegenstände wird negativ geladen, der andere positiv.

Bringt man die Gegenstände anschliessend wieder zusammen, werden einige der positiven Ladungen auf den negativ geladenen Gegenstand überfliessen, weil sie ja davon angezogen werden. Umgekehrt werden einige der negativen Ladungen auf den positiv geladenen Gegenstand überfliessen. Dies geschieht so lange, bis beide Körper wieder elektrisch neutral, also entladen sind.

Beispiel

Wenn du deinen Pulli über deinen Kopf ziehst, kommt es zu Ladungstrennung und Reibungselektrizität. Gleichzeitig geschieht aber auch Ladungsausgleich. Das führt dazu, dass du ein Knistern hören kannst oder manchmal sogar kleine Blitze sehen kannst oder kleine "Stromschläge" spüren kannst.

Elektrischer Strom

Wir wissen also, dass es sowohl negative als auch positive Ladungen gibt. Wir haben auch schon gelernt, was Reibungselektrizität ist, und dass sich unterschiedliche Ladungen anziehen und gleiche Ladungen abstossen. Diese Kräfte, die Ladungen oder geladene Körper aufeinander ausüben, führen natürlich auch dazu, dass sich Ladungen bewegen.

Immer, wenn wir von bewegten Ladungen sprechen, sprechen wir von elektrischem Strom.

Definition

Elektrischer Strom ist der Transport von geladenen Teilchen (Elektronen).

Immer, wenn sich Ladungen bewegen, entsteht also ein elektrischer Strom. Damit sich aber überhaupt Ladungen bewegen, brauchen wir so etwas wie einen Antrieb. Das ist unsere Elektrizitätsquelle, wie zum Beispiel die Batterie. Schliesst man an die Batterie mit Kabeln eine Glühlampe an, so beginnt diese zu leuchten. Dies passiert, weil sich die Elektronen auf der Batterie von dem negativen Pol wegbewegen und durch die Kabel und die Glühlampe zum positiven Pol der Batterie hinbewegen. Manche Materialien eignen sich dabei besonders gut, um die Elektronen von einem Pol zum anderen zu leiten, andere wiederum machen es den Elektronen komplett unmöglich sich fortzubewegen.

Physik; Elektrische Ladung und Elektrisches Feld; 1. Sek / Bez / Real; Elektrische Ladung und Strom

Beispiel

Metalle sind besonders gute elektrische Leiter, das heisst Strom kann hier besonders gut fliessen. Der Grund dafür ist, dass in Metallen die äusseren Elektronen besonders schwach vom Atomkern angezogen werden. Sie sind also nahezu frei und können sich gut vom Pluspol zum Minuspol bewegen.