©2005-2017 Ulm University, Othmar Marti, pict
[Nächste Seite] [Vorherige Seite] [vorheriges Seitenende] [Seitenende] [Ebene nach oben] [PDF-Datei][Epub-Datei][Andere Skripte]

2.1  Elektrische Ladung und Coulombsches Gesetz

(Siehe Tipler, Physik [?, pp. 617]) (Siehe Kneubühl, Repetitorium der Physik [?, pp. 189])

__________________________________________________________________________

pict

Auslenkung zweier mit identischer Ladung q geladener Kugeln.

_____________________________________________________________________

Wenn zwei Kugeln mit der gleichen Ladung q geladen sind, werden sie nach aussen abgestossen. Wird die Ladung verändert, ändert sich die Kraft proportional.

q1 = F1-
q2   F2
(2.1)

Dabei wird angenommen, dass die Ladungen Punktladungen sind.

Ladungen werden in Coulomb, abgekürzt, C, angegeben.

Eine Messung der Kräfte mit einer Drehwaage (nach Cavendish) ergibt das folgende Gesetz

F (r) = K q1·q2-r12
            r212  r12
(2.2)

wobei die Konstante vom Masssystem abhängt und im SI-System

     --1--
K  = 4π 𝜀
         0
(2.3)

ist. Die Konstante 𝜀0 heisst Permittivität des Vakuums. Ihre Grösse ist

               −12  2      2
𝜀0 = 8.8544 ·10    C  /(Nm  )
(2.4)

Indem man 𝜀0 festlegt, legt man die Grösse der Ladungseinheit fest. Im SI-System wurde K = 107c2 = 8.9874·109 gesetzt, damit die elektrischen Grössen einen handhabbaren Zahlenwert haben. Mit dieser Definition folgt der Wert von 𝜀0.

Dieses Gesetz kann durch folgende Überlegung erraten werden:



Versuch zur Vorlesung:
Coulomb-Gesetz (Versuchskarte ES-31)


Das Coulombsche Gesetz lautet

          1  q1·q2 r12
F (r) = -------2------
        4π𝜀0  r12  r12
(2.5)

Das Coulombsche Gesetz ist mathematisch äquivalent zum Gravitationsgesetz. Alle Aussagen über die Gravitation gelten auch für Ladungen, mit der Abweichung, dass Ladungen zwei Vorzeichen haben können.



Folien zur Vorlesung vom 23. 04. 2009: PDF
Aufgabenblatt 02 für das Seminar vom 29. 04. 2009 (Ausgabedatum 23. 04. 2009): (HTML oder PDF)


Elektrostatische Kräfte sind additiv.

Ladungen sind nicht beliebig teilbar. Versuche von Millikan ergaben, dass die kleinste beobachtbare Ladung den Betrag 1.6022·1019C hat. Diese Ladung ist auf

Elektronen
q = e = 1.6022·1019C (Masse: m e = 9.1096·1031kg) und
Protonen
q = e = 1.6022·1019C (Masse: m p = 1.6726·1027kg)

zu finden. e heisst die Elementarladung. In Kernbauteilen, den Quarks, gibt es Ladungen vom Betrage e∕3. Diese Ladungen sind aber nicht frei zu beobachten.

Ladungen können nur paarweise entstehen (jeweils die gleiche negative und positive Ladung). Die Gesamtladung in einem abgeschlossenen System ist konstant.



[Nächste Seite] [Vorherige Seite] [vorheriges Seitenende] [Seitenanfang] [Ebene nach oben]
©2005-2017 Ulm University, Othmar Marti, pict  Lizenzinformationen