Benutzer:Dominik~dewiki/Elektrische Ladung

Die elektrische Ladung ist ein Phänomen, das sich der direkten sinnlichen Wahrnehmung entzieht. Sie lässt sich lediglich indirekt nachweisen, beispielsweise über die Kräfte, die zwischen Ladungen wirken. Die elektrische Ladung ist Quelle des elektrischen Feldes. Ihre Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen Feld wird über die Maxwell'schen Gleichungen und über die Coulomb- und Lorentzkraft beschrieben.

Vermutlich wurden schon im antiken Griechenland Experimente durchgeführt, bei denen die von elektrischer Ladung ausgehenden Kräfte beobachtet werden konnten. Beispielsweise wurde eine anziehende Kraft von einem Stück Bernstein auf ein paar leichte Vogelfedern festgestellt, nachdem der Bernstein an einem trockenen Fell gerieben wurde. Deswegen hat man sich entschlossen derartige Phänomene nach dem griechischen Wort ελεκτρον (=Bernstein) „elektrisch“ zu nennen.

Es gibt genau zwei einander entgegengesetzte elektrische Ladungen, die man durch ein unterschiedliches Vorzeichen kennzeichnet und dementsprechend als positive oder negative Ladungen bezeichnet. Die Wahl des Vorzeichen erfolgte völlig willkürlich. Festgelegt wurde, dass Protonen eine positive und Elektronen eine negative Ladung zugeordnet werden muss. Zwei gleich große, entgegengesetzte Ladungen (z. B. von Elektron und Proton) heben sich gerade auf. Als elektrisch neutral bezeichnet man daher Objekte oder Teilchen, die keine elektrische Ladung tragen, beziehungsweise deren Ladungen sich gegenseitig aufheben. Übertragen auf einen Körper bezeichnet eine positive Ladung den Überschuß an positiven Ladungsträgern und dementsprechend eine negative Ladung den Überschuß an negativen Ladungsträgern. Die elektrostatische Kraft (Coulombkraft) die im elektrischen Feld zwischen zwei Punktladungen auf die Ladungsträger wirkt, wird durch das Coulombsches Gesetz beschrieben.

Das Formelzeichen der elektrischen Ladung ist Q oder q. Die Ladung wird im SI-Einheitensystem in der Einheit Coulomb gemessen, die von den Grundeinheiten Ampere und Sekunde abgeleitet wird. Die Ladung freier Objekte ist stets ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung und die Ladung der Quarks stets ein ganzzahliges Vielfaches eines Drittels der Elementarladung.

Die Gesamtladung eines Raumgebietes (wahre Ladung) kann durch folgende Beziehung beschrieben werden:

$Q=Q_{+}+Q_{-}=\int _{\mathrm {Volumen} }\;\mathrm {d} Q$

Folgende Spezielfälle der Ladungsverteilung können auftreten:

• Linienladungsdichte $\lambda ={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} l}}$

• Flächenladungsdichte $\sigma ={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} A}}$

• Raumladungsdichte $\rho ={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} V}}$

Die allgemeine Formel für den Zusammenhang zwischen Ladung und Strom:

$Q=I\cdot t$

Q: elektrische Ladung
I: elektrischer Strom
t: Zeit

Im Falle veränderlicher Ströme gilt genauer :

$\mathrm {d} Q=I(t)\cdot \mathrm {d} t$

dQ: Infinitesimale Veränderung der Ladung
dt: Infinitesimale Veränderung der Zeit
I(t) : Stromstärke zum Zeitpunkt t