(ET1-10) Die Gesamtladung

Inhaltsverzeichnis

 Zum besseren Verständnis erklären wir dir jetzt was es mit der Gesamtladung auf sich hat. Dabei gehen wir auf die beiden Werkstoffe Kupfer und Aluminium näher ein. Beide werden als Leitermaterial im Straßenbau eingesetzt, da sie eine gute bis sehr gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. 

 

wie gehts weiter?
“Die Gesamtladung ist die Summe aller Ladungsträger”

 

Kabel im Straßenbau
Kabel im Straßenbau

 

Bei diesen Erdkabeln liegt fast immer der gleiche Aufbau vor. Es gibt einen Kern aus Aluminium und eine durch Isoliermaterial, meist Kunststoff, getrennten Ring aus kleineren Kupferkabeln

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Sowohl Kupfer als auch Aluminium haben beide eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit.

 


Gesamtladung von Kupfer


Die Gesamtladung von Kupferatomen ist neutral, denn es befinden sich 29 Protonen im Kern und 29 Elektronen in der Hülle. Beide Ladungen gleichen sich aus. Hinzu kommen noch 34 Neutronen.

Gesamtladung Kupfer
Gesamtladung Kupfer

 


Gesamtladung von Aluminium


Die Gesamtladung von Aluminiumatomen ist ebenfalls neutral, denn hier befinden sich 13 Protonen und 13 Elektronen. Die Anzahl der Neutronen ist 14.

Gesamtladung - Aluminium
Gesamtladung – Aluminium

 

 


Kurzzeichen der Gesamtladung


Aber nun wieder auf Anfang. Wir wollen die elektrische Ladung ja aus der Sicht eines Technikers beschreiben.
Die elektrische Ladung wird mit dem Formelzeichen Q (Quantum) angegeben.

 


Einheit der elektrischen Ladung


Die Einheit der elektrischen Ladung ist Coulomb. Hierfür verwenden wir das Einheitszeichen C.

Kommen wir nun zu den Umrechnungsmöglichkeiten. Ein Coulomb C lässt sich auch in der Einheit Amperesekunde As überführen.

Denn

1 C = 1 As

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Die Kapazität von Batterien wird in Amperestunden angegeben. 1 Amperestunde entspricht dann 3600 As bzw. 3600 C.

 


Berechnung der Ladungsmenge – Formel


Möchten wir nun die Ladungsmenge eines Elements näher berechnen, so hilft uns dabei die nachfolgende Gleichung:

 

  Q = N \cdot e

 

Kennzahlen:

  Q = Gesamtladung des Elements in C

sowie

  N = Anzahl der Ladungen

sowie

  e = Elementarladung.

 

Beispiel: Gesamtladung ermitteln

Aufgabenstellung
Wir haben die Angabe der Anzahl von Ladungen mit n = 24,86 \cdot 10^{17} gegeben. Die Aufgabe besteht nun darin die Gesamtladung zu ermitteln.
Lösung

Wir verwenden unsere bekannte Gleichung Q = n \cdot e 

Die Elementarladung ist uns mit e = 1,602 \cdot 10^{-19} gegeben.

  Q = (24,96 \cdot 10^{17}) \cdot (1,602 \cdot 10^{-19} )

  Q = 0,4 C

Wir erhalten eine Gesamtladung von Q = 0,4 Coulomb

 


Die Elektronen in einem Quantum


In einem Quantum wird eine Anzahl von Elektronen erfasst. 

In einem Quantum befinden sich:

 

  •   -Q = - 1 C = 6,241 \cdot 10^18 \cdot 1e^- \text{ Elektronen }

sowie

  •   +Q = + 1 C = 6,241 \cdot 10^18 \cdot 1e^+ \text{ Protonen}

 

 



wie gehts weiter?
Im nächsten Kurstext erklären wir dir Elementarladung näher. Zudem erfährst du wozu man die Elementarladung benötigt.

 

Trainingsbereich

Quizfrage 1

 

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