Elektrostatische Aufladung

Die meisten Körper sind elektrisch neutral. Das bedeutet, daß sie die gleiche Anzahl von Elektronen und Protonen enthalten. Um einen Körper aufzuladen, muß man entweder Ladungen auf ihn übertragen oder von ihm wegnehmen, so daß nicht länger ein Gleichgewicht zwischen Elektronen und Protonen existiert. Somit entspricht elektrische Aufladung einem Elektronentransfer:

Die typische Anzahl übertragener Elektronen bei einer elektrostatischen Aufladung ist von der Größenordnung 109. Da 1 kg Materie aus ungefähr 1025 Atomen besteht, verliert nur eines von 1016 Atomen ein Elektron. Das Aufladen kann durch Reibung, elektrische Leitung oder Influenz erreicht werden.

Aufladung durch Reibung:

Sie haben sicher alle schon einmal folgende direkte Erfahrung mit elektrischer Aufladung durch Reibung gemacht: Wenn Sie einen Kamm durch trockene Haare ziehen oder an einem trockenen Tag einen Pullover ausziehen, können sich der Kamm bzw. der Pullover elektrisch aufladen. Der Kamm zieht dann kleine Papierschnipsel an, aber auch Ihre Haare, und ebenso der Pullover. Auch Ihre Haare sind dann elektrisch aufgeladen.

Elektrisch aufgeladenes Haar hat die unglückliche Eigenschaft, vom Kopf abzustehen, wie dieses kleine Experiment nochmals zeigt ...

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Wenn ein Glasstab mit Seide gerieben wird, lädt sich das Glas positiv auf und die Seide entsprechend negativ. Einige Elektronen des Glases wurden durch das Reiben auf die Seide übertragen. Wenn ein Hartgummistab mit Fell gerieben wird, lädt sich das Hartgummi negativ auf und das Fell wird positiv. Reibung ist eine ineffiziente Art, Körper elektrisch aufzuladen, weil die produzierte Ladung sehr klein ist.

Aufladung durch elektrische Leitung:

Bringt man einen ungeladenen Leiter mit einem geladenen Körper in Berührung, so wird die ursprüngliche Ladung zwischen den beiden Körpern aufgeteilt. Das Vorzeichen der Ladung des auf diese Weise aufgeladenen Körpers und das des ursprünglich geladenen sind identisch.

Aufladung durch Influenz:

Wenn ein positiv geladener Glasstab nahe an ein isoliertes Stück Metall gebracht wird ohne dieses zu berühren, werden die freien Elektronen des Metalls von dem positiv geladenen Glasstab angezogen und sammeln sich auf der dem Glasstab am nächsten gelegenen Stelle des Metalls. Das dem Glasstab abgewandte Stück des metallischen Körpers hat nun weniger Elektronen und ist positiv geladen. Beachten Sie jedoch, daß das Metall immer noch insgesamt neutral ist! Die Ladungen wurden lediglich auf zwei unterschiedliche Bereiche des Körpers getrennt.

Falls der metallische Körper jetzt geerdet wird, fließen Elektronen aus der Erde zum positiven Teil des Körpers und neutralisieren die positive Ladung in diesem Bereich. Entfernt man nun die Erdung und den Glasstab, besitzt der metallische Körper eine negative Nettoladung, die sich gleichmäßig verteilt. Dies wird Aufladung durch Induktion genannt. Der Glasstab, der induzierende Körper, hat das Metall nicht berührt. Die Ladung auf dem induzierten Körper (dem Metall) ist der des induzierenden Körpers entgegengesetzt.