In der Physik handelt es sich bei allem, worüber wir sprechen, um Modelle, beispielsweise darüber, wie ein Atom aufgebaut ist. Durch Experimente können wir Vertrauen in die Modelle gewinnen und Hypothesen zu deren Verhalten aufstellen.
Beim Experiment mit dem Elektroskop und der Glimmlampe fanden wir heraus, dass Elektronen immer negativ geladen sind. Die Widerlegung der Hypothese führt zur Überarbeitung der Modelle und Hypothesen. Es gibt positive und negative Ladungen, und ein geladener und ein neutraler Körper ziehen sich gegenseitig an.
Die elektrische Ladung ist eine physikalische Größe, die mit der Materie verbunden ist und die elektromagnetische Wechselwirkung bestimmt. Das Formelzeichen der elektrischen Ladung ist Q, die Einheit ist Coulomb (C). Elektrischer Strom ist bewegte elektrische Ladung.
Das elektrische Feld zieht positiv und negativ an, und gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Die Feldlinien zeigen die Struktur des elektrischen Feldes, und sie wirken immer tangential zu den Feldlinien. Die Felder zweier entgegengesetzt geladener Kugeln erzeugen Feldlinien. Es gibt auch homogene elektrische Felder.
Homogene Felder zeichnen sich dadurch aus, dass die elektrische Feldstärke überall gleich groß ist. Die Feldlinien zeigen Radialfelder, und die Feldstärke (E) um eine punktförmige Ladung ist um die geladene Kugel herum radial.
Wenn ein negativ geladener Gegenstand in die Nähe eines neutral geladenen Elektroskops gehalten wird, schlägt das Elektroskop aus. Der Ausschlag verschwindet, wenn der Gegenstand entfernt wird. Dies liegt daran, dass Elektronenüberschuss dazu führt, dass Elektronen des Elektroskops von den Elektronen des Gegenstands abgestoßen werden. Dabei kommt es zu einer temporären Ladungsverschiebung innerhalb des Elektroskops.
Durch das Reiben eines Plastiklineals an einem Pullover wird dieses negativ aufgeladen, da die negativen Ladungen des Pullovers auf das Plastiklineal übergehen. Wenn das negativ geladene Lineal nun an elektrisch neutrales Papier gehalten wird, werden dessen positive Ladungen von den negativen Ladungen des Lineals angezogen und bleiben daran kleben.
Die Einheit der Ladung beträgt 1 Coulomb (C). Ladungen können transportiert werden, aber weder vernichtet noch erzeugt. Dabei können Ladungsmengen mit einem Elektroskop nachgewiesen werden. Positive Ladungen bewegen sich in der Regel nicht, während negative Ladungen sich bereits durch Reibung von einem Körper auf den anderen bewegen können.
Die Feldlinien im elektrischen Feld zeigen die Richtung der elektrischen Kraft auf die positive Ladung und haben einen Anfang und ein Ende. Schneiden sie sich nicht und stehen immer senkrecht zur Oberfläche von Körpern, die sich in einem elektrischen Feld befinden. Die Größe der elektrischen Kräfte wird durch nahe beieinander liegende Feldlinien bestimmt.
Das homogene elektrische Feld zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Feldstärke überall gleich groß ist. Die Feldlinien zeigen Radialfelder.
Die Formel zur Berechnung des elektrischen Feldes ist E=U/d, wobei E für die Feldstärke steht. Die Einheit der elektrischen Feldstärke ist V/m. Das elektrische Feld eines Plattenkondensators ist homogen, und die Feldlinien erzeugen radiale Felder. Die elektrischen Feldlinien zeigen die Richtung der elektrischen Kraft, und sie kreuzen sich nicht.
Diese Eigenschaften elektrischer Felder und Ladungen helfen uns, die Phänomene in der Physik besser zu verstehen und Modelle sowie Hypothesen aufzustellen.
