Benützer:
Elektrische Ladungen
Storyboard 
Der Elektromagnetismus konzentriert sich auf die Eigenschaft von Partikeln, die wir als elektrische Ladung bezeichnen. Diese Ladung kann positiv oder negativ sein und ist in der Regel ein ganzzahliges Vielfaches einer elementaren Ladungseinheit, die der Ladung eines Elektrons entspricht.
ID:(822, 0)
Elektrostatische Eigenschaft
Bild
Wenn wir einen Kamm reiben und uns dann Papierstücken nähern, werden wir sehen, dass der Kamm diese anzieht:
Dies liegt an der Tatsache, dass wir beim Reiben Lasten vom Kamm auf das Objekt bekommen, mit dem wir es reiben, positiv polarisiert sind oder Lasten des Objekts absorbieren, mit dem es gerieben wird, und negativ geladen sind.
Das Laden des Kamms führt dazu, dass sich die Papierladungen trennen, die gleichen entfernen und sich den unterschiedlichen nähern. Das liegt daran
>Dieselben Vorzeichen werden abgestoßen.
und
>Gegengesetzes Vorzeichen ziehen sich an.
Wenn die polarisierten Papiere verbleiben und die entgegengesetzten Ladungen angezogen werden, haften die Papiere am Kamm.
ID:(1903, 0)
Stange nach der Trennung von der Leiter
Konzept
Wenn der geladene Körper getrennt wird, führt die Abstoßung zwischen gleichen Ladungen dazu, dass diese sich über die Oberfläche des Leiters verteilen:
Damit dies geschehen kann, müssen sich die Ladungen innerhalb des Körpers bewegen können. Stephen Gray [1] identifizierte diese Art von Material und stellte fest, dass sie elektrische Ladungen leiten. Andererseits gibt es Materialien, in denen keine Bewegung der Ladungen stattfindet, die als Isolatoren beschrieben werden.
[1] "Documented experiments - not a formal paper" (Dokumentierte Experimente, kein formelles Papier), Stephen Gray, Philosophical Transactions of the Royal Society, 1729-1730
ID:(1902, 0)
Polarisation eines Leiters
Bild
Wenn Sie sich einem belasteten Körper einem anderen nähern, in dem sich die Lasten bewegen können (Leiter), entsteht eine Polarisation:
Entgegengesetzte Ladungen werden angezogen, während diejenigen, die denen des sich nähernden Körpers entsprechen, abgestoßen werden.
ID:(1696, 0)
Stange in Kontakt mit Leiter
Konzept
Wenn ein geladenes Objekt einem Leiter angenähert wird, polarisiert sich der Leiter, wobei sich die entgegengesetzten Ladungen dem geladenen Objekt nähern. Beim Kontakt werden die Ladungen übertragen, wodurch ein Teil der Ladungen des geladenen Objekts neutralisiert wird und ein Überschuss an Ladungen im Leiter verbleibt:
Dieses Phänomen hängt auch damit zusammen, dass sich gleichartige Ladungen (positive oder negative) abstoßen, während sich ungleichartige Ladungen anziehen. Dieses Prinzip wurde von Charles-Augustin de Coulomb [1] in seiner Untersuchung der Kräfte zwischen elektrischen Ladungen eingeführt.
[1] "Premier Mémoire sur lÉlectricité et le Magnétisme" (Erstes Memoire über Elektrizität und Magnetismus), Charles-Augustin de Coulomb, Académie Royale des Sciences in Paris, 1785.
ID:(1901, 0)
Ladungen bleiben erhalten
Konzept
Ein Körper kann neutral oder polarisiert sein, indem positive Ladungen von negativen getrennt werden. Diese Trennung ist jedoch so, dass die gleiche Anzahl positiver Ladungen wie negative erzeugt wird. Dies ist ein Spiegelbild von:
Die Summe der positiven und negativen Ladungen im Universum bleibt erhalten.
Dies bedeutet, dass die Last selbst nicht erhalten bleibt. Mit anderen Worten, eine positive Ladung kann 'verschwinden', solange eine negative Ladung 'verschwindet'. Ebenso kann eine positive Ladung nur insoweit 'erzeugt' werden, als gleichzeitig eine negative Ladung 'erzeugt' wird.
ID:(10389, 0)
Vorhandensein von Ladungen
Konzept
Wenn wir mit Objekten experimentieren, können wir feststellen, dass es eine Eigenschaft gibt, die wir load nennen können und die folgende Eigenschaften hat:
• Sie können aus dem Nichts 'erschaffen' werden, sofern sie die gleiche Anzahl von positiven wie negativen 'erschaffen' werden, was einer Lasterhaltung entspricht
• In einigen Medien, die wir Leiter nennen, können diese Lasten verschoben werden
• Die Ladungen erzeugen Kräfte , die abstoßend (gleiche Ladungen) oder Lockstoffe (entgegengesetzte Ladungen) sein können.
Eine zusätzliche Eigenschaft ist, dass die Ladungen nur diskrete Werte annehmen können, wobei der Einheitswert die Ladung des Elektrons ist.
ID:(10388, 0)
Beispiel für die Lasterhaltung
Bild
Ein klassisches Beispiel für die Erhaltung der Ladung tritt auf, wenn ein Photon in einem Gammastrahl ein Teilchenpaar bestehend aus einem Elektron und einem Positron erzeugt. Das ursprüngliche Photon trägt keine Ladung, während das Elektron eine Ladung von -1.6e-19 Coulomb (negativ) und das Positron, das Antimaterie-Gegenstück des Elektrons, eine Ladung von +1.6e-19 Coulomb (positiv) hat.
Dieses Phänomen konnte in den alten Nebelkammern beobachtet werden, die von Physikern zur Untersuchung von Teilchen verwendet wurden:
In diesen Kammern induzieren die Teilchen Kondensation im gesättigten Wasserdampf und hinterlassen sichtbare Spuren. Da die Kammer in einem Magnetfeld platziert ist, werden die elektrischen Ladungen abgelenkt und erzeugen spiralförmige Bilder. Da sie entgegengesetzte Ladungen haben, dreht sich ein Teilchen in die eine Richtung, während das andere sich in die entgegengesetzte Richtung dreht.
ID:(11362, 0)
Anzahl der Elektronen
Konzept
Das Elektron wurde von J.J. Thomson [1,2] entdeckt, der auch dessen Ladung $e$ bestimmte, die gleich $-1.6\times 10^{-19}C$ ist. Daher kann der Anzahl der Elektronen ($n_e$) aus die Ladung aller Elektronen ($Q_e$) dividiert durch die Elektronenladung ($e$) bestimmt werden, was ergibt:
| $ n_e =\displaystyle\frac{ Q_e }{ e }$ |
[1] "Cathode Rays" (Kathodenstrahlen), J.J. Thomson, Philosophical Magazine, 1897
[2] "On the Charge of Electricity Carried by the Ions Produced by Röntgen Rays" (Über die elektrische Ladung der durch Röntgenstrahlen erzeugten Ionen), J.J. Thomson, Philosophical Magazine, 1897
ID:(15777, 0)
Anzahl der Ionen
Konzept
Svante Arrhenius postulierte in seiner Doktorarbeit [1], dass es Teilchen mit mehrfachen Elektronenladungen gibt, die als Ionen bezeichnet werden. Daher hängt ihre Anzahl von der Gesamtladung und dem Vielfachen der Elektronenladung ab. Somit wird der Anzahl der k-Typ-Ionen ($n_{i,k}$) berechnet aus die Ladung der Ionen i ($Q_i$), geteilt durch die Ladung jedes Ions, die die Elektronenladung ($e$) beträgt, multipliziert mit die Wertigkeit ($z$):
| $ n_{i,k} =\displaystyle\frac{ Q_{i,k} }{ z_k e }$ |
[1] "Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes" (Forschungen über die galvanische Leitfähigkeit von Elektrolyten), Svante Arrhenius, Doktorarbeit, 1884
ID:(15776, 0)
Gesamtladung
Konzept
Die Ladung ($Q$) insgesamt kann berechnet werden, indem der Anzahl der Elektronen ($n_e$) mit die Elektronenladung ($e$) multipliziert und zur Summe von der Anzahl der k-Typ-Ionen ($n_{i,k}$), multipliziert mit die Wertigkeit ($z$), hinzugefügt wird, wobei diese Zahl anschließend mit die Elektronenladung ($e$) multipliziert wird:
| $ Q = n_e e + \displaystyle\sum_k n_{i,k} z_k e $ |
Da sich entgegengesetzte Ladungen gegenseitig aufheben, ist es nicht möglich, die Gesamtzahl der Ladungen zu bestimmen, noch wie viele davon positiv oder negativ sind.
ID:(15778, 0)
Modell
Top
Parameter
Variablen
Berechnungen
zu 
, dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Berechnungen
Variable 
Gegeben Berechnen 
Ziel : Gleichung Zu verwenden 
Gleichungen
$ n_e =\displaystyle\frac{ Q_e }{ e }$
n_e = Q_e / e
$ n_{i,k} =\displaystyle\frac{ Q_{i,k} }{ z_k e }$
n_ik = Q_ik /( z_k * e )
$ Q = n_e e + \displaystyle\sum_k n_{i,k} z_k e $
Q = n_e * e + @SUM( n_ik * z_k , k )* e
ID:(15322, 0)
Anzahl der Elektronen
Gleichung
Der Anzahl der Elektronen ($n_e$) kann aus die Ladung aller Elektronen ($Q_e$) dividiert durch die Elektronenladung ($e$) bestimmt werden, was ergibt:
| $ n_e =\displaystyle\frac{ Q_e }{ e }$ |
ID:(3211, 0)
Anzahl der Ionen
Gleichung
Der Anzahl der k-Typ-Ionen ($n_{i,k}$) wird berechnet aus die Ladung der Ionen i ($Q_i$) geteilt durch die Ladung jedes Ions, die die Elektronenladung ($e$) beträgt, multipliziert mit die Wertigkeit ($z$):
| $ n_{i,k} =\displaystyle\frac{ Q_{i,k} }{ z_k e }$ |
ID:(15774, 0)
Gesamtladung
Gleichung
Die Ladung ($Q$) insgesamt kann berechnet werden, indem man der Anzahl der Elektronen ($n_e$) multipliziert mit die Elektronenladung ($e$) und die Summe von der Anzahl der k-Typ-Ionen ($n_{i,k}$) multipliziert mit die Wertigkeit ($z$) addiert, wobei diese Zahl mit die Elektronenladung ($e$) multipliziert wird:
| $ Q = n_e e + \displaystyle\sum_k n_{i,k} z_k e $ |
ID:(15775, 0)