Eigenschaften von Elementarteilchen mit elektrischer Ladung

Durch das Aneinanderreiben zweier verschiedener Körper sowie durch Induktion können den Körpern besondere Eigenschaften verliehen werden – elektrische.

Elektrische Ladungen und geladene Teilchen

Lernen elektrifizierte Körper zeigten, dass ihre elektrischen Eigenschaften dadurch erklärt werden, dass die Teilchen, aus denen alle Stoffe bestehen, eine besondere physikalische Eigenschaft besitzen, die elektrische Ladung genannt wird.

Elektrische Ladung charakterisiert die Beziehung von Teilchen zu ihrem eigenen elektromagnetischen Feld und ihre Wechselwirkung mit einem externen elektromagnetischen Feld. Ladung ist eine der charakteristischen Eigenschaften vieler Elementarteilchen. Es gibt zwei Arten elektrischer Ladungen: positiv und negativ.

Wie Sie wissen, bestehen alle Körper in der Natur aus einzelnen Teilchen. Diese Teilchen werden Elementarteilchen genannt. Jedes Elementarteilchen hat seine eigenen Eigenschaften, die sich von den Eigenschaften anderer Teilchen unterscheiden. Zu diesen Eigenschaften gehören: Ruhemasse, elektrische Ladung, Spin, magnetisches Moment, Lebensdauer usw.

Elementarteilchen sind Bestandteile der Atome und Moleküle der Materie, können aber auch in einem freien Zustand vorliegen. Dies sind beispielsweise die Elektronen, aus denen das „Elektronengas“ in Metalldrähten besteht, die Elektronen von Kathodenströmen in Vakuumröhren usw.

Elementarteilchen mit elektrischen Ladungen unterschiedlichen Vorzeichens ziehen sich an und mit Ladungen gleichen Vorzeichens stoßen sie sich gegenseitig ab. Wenn sich die Teilchen um sie herum bewegen, wird ein Magnetfeld beobachtet.

Die Hauptladungsträger der Materie, also Teilchen mit elektrischen Eigenschaften, sind negativ geladene Elektronen und positiv geladene Protonen. Sie gehören zu den Atomen aller Stoffe und sind deren Hauptstrukturelemente.

Die Gesamtheit aller elektrischen Phänomene wird durch die Ladungen der Teilchen, aus denen die Atome bestehen, und ihre Felder bestimmt. In diesem Zusammenhang wollen wir uns mit der inneren Struktur der Atome befassen, soweit sie zum Verständnis der in der Elektrotechnik betrachteten Phänomene erforderlich ist.

Die Struktur der Atome chemischer Elemente: Die Struktur der Atome – Elementarteilchen der Materie, Elektronen, Protonen, Neutronen

Elektrische Eigenschaften von Körpern

Festkörper haben meist eine kristalline Struktur: Ihre Atome sind im Raum in einer strengen Reihenfolge in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet und bilden das sogenannte Raum- oder Kristallgitter. Gitterplätze enthalten positive Ionen.

Aufgrund der relativ geringen Abstände wirken benachbarte Atome auf die Elektronen der Valenzschale eines bestimmten Atoms ein, weshalb die Valenzelektronen direkt am Elektronenaustausch jedes Atoms mit den umgebenden Nachbaratomen teilnehmen.Dies führt dazu, dass die Energieniveaus in mehrere eng beieinander liegende Niveaus unterteilt werden, die Zonen kontinuierlicher Elektronenenergiezustände bilden.

Die elektrischen Eigenschaften von Körpern werden nach dem Ausschlussprinzip durch die Struktur dieser Zonen und die Anzahl der die Zonen füllenden Elektronen bestimmt. In Metallen, zu denen beispielsweise Kupfer gehört, ist das Valenzband zur Hälfte mit Elektronen gefüllt, während alle Bänder mit niedrigerer Energie vollständig gefüllt sind.

Das Vorhandensein einer teilweise gefüllten Zone ist charakteristisch für alle Metalle. Um das Valenzelektron eines isolierten Atoms auf ein höheres Niveau anzuregen, sind bestimmte diskrete Energieanteile erforderlich.

Bei Metallen ist das Leitungsband teilweise gefüllt. Daher nehmen die darin enthaltenen Elektronen leicht freie Zustände ein, und praktisch jede kleine Energiemenge reicht aus, um ein Elektron auf ein höheres freies Niveau zu heben und zu erzeugen Elektrizität.

Da die Leitfähigkeit in Metallen auf der Beweglichkeit der Elektronen beruht, spricht man von elektronische Leitfähigkeit… Die Leitfähigkeit von Elektrolyten wird durch das Vorhandensein leicht beweglicher positiver und negativer Ionen in Lösungen bestimmt, in denen einige der gelösten Moleküle zersetzt werden. Diese Leitfähigkeit nennt man Ionenleitfähigkeit.

Für einige Salze im geschmolzenen Zustand ist eine erhebliche Ionenleitfähigkeit charakteristisch Gase im ionisierten Zustand... Gase werden unter dem Einfluss von hoher Temperatur, hoher Spannung usw. ionisiert. Man nennt ein Gas mit einer hohen Dichte an freien Elektronen und Molekülen im ionisierten Zustand Plasma.

Siehe auch: Metalle und Dielektrika – Was ist der Unterschied?

Coulomb-Gesetz

Das Coulombsche Gesetz (1785) stellte als erstes einen quantitativen Zusammenhang zwischen den Werten elektrischer Ladungen und ihrer Wechselwirkung her. Dieses Gesetz spielte und spielt weiterhin eine wichtige Rolle bei der Festlegung der Ladungseinheit und der Krafteigenschaften des elektrostatischen Feldes. Weitere Details finden Sie hier:Coulombsches Gesetz und seine Anwendung in der Elektrotechnik