Big Bang Physik 6, Schulbuch

Grundlagen der Elektrizität 1  22  GG 6.2/G 6.2 Elektrizitätslehre/Elektrische Energie  71 22.1.1 Wenn Pullover knistern Reibungselektrizität Wenn man bestimmte Dinge aneinander reibt – etwa einen Löffel und einen Wollpullover – dann kann man Elektrizität erzeugen. Aber wie funktioniert das genau? Dass man einen Gegenstand durch Reibung elektrisch aufladen kann, weiß man seit etwa 2600 Jahren durch den Bernstein. Diesen Effekt nennt man Reibungs­ elektrizität . Man kann die Stoffe danach ordnen, ob sie sich beim Reiben eher positiv oder negativ aufladen (siehe Abb. 22.5a). Das liegt daran, dass manche Stoffe die Ladungen leichter abgeben als andere. Wenn du Bernstein mit Wolle reibst, dann lädt sich die Wolle positiv auf und der Bernstein negativ. Wenn du einen Pullover aus Kunstfaser ausziehst, dann laden sich dein Baumwollhemd und deine Haare positiv auf und der Pullover negativ. Woher kommen aber die Ladungen ( F1 )? Werden sie durch das Reiben erzeugt? Nein, die Ladungen werden nicht Du kennst das: Wenn du bestimmte Pullover aus- ziehst, dann knistert es ziemlich (Abb. 25.13, S. 97), und wenn du dann etwas berührst, kannst du sogar einen Mordsstromschlag bekommen. Ähnliches ist möglich, wenn du über einen Teppich gehst und dann eine Türschnalle berührst oder wenn du beim Aussteigen die Autotür berührst. Woher kommen die elektrischen Ladungen? Wenn du in einem offenen PC den Arbeitsspeicher (RAM) berührst, dann solltest du vorher auf eine Metallfläche greifen. Warum? F1 E2  F2 E2 Abb. 22.5:  a) Einige Stoffe aus der reibungselektrischen Reihe (auch triboelektrische Reihe genannt); b) Durch Reibung werden keine Ladungen erzeugt, sondern nur getrennt. Im Bild sind nur die überschüssigen Ladungen dargestellt. erzeugt, sondern getrennt . Der Löffel in Abb. 22.5b nimmt durch das Reiben negative Ladungen auf, die dann natür- lich im Wolltuch fehlen. Wolle und Löffel sind nachher gleich stark, aber gegengleich geladen. Generell gilt: In einem ab- geschlossenen System ist die Gesamtladung immer gleich groß.  Info: Ladung aus dem Nichts Wenn du mit Gummisohlen über einen Wollteppich gehst, dann laden sich diese und somit auch dein ganzer Körper negativ auf und der Boden positiv. Wenn du dann die Türschnalle berührst, fließen die Ladungen wieder ab und es funkt. Dasselbe kann auch passieren, wenn du Teile in deinem Computer berührst – diese könnten dabei sogar beschädigt werden. Deshalb solltest du vorher immer auf einen Leiter greifen, damit deine überschüssigen Ladungen abfließen können ( F2 ). Zusammenfassung Durch Reibung können Ladungen von einem Gegenstand auf den anderen übertragen werden. Es können sogar Ladungen aus dem Nichts erzeugt werden, aber immer nur gleich viel positive wie negative. Die Gesamtladung des Universums ist konstant . Ladung aus dem Nichts Durch Reibung werden keine Ladungen erzeugt, sondern bereits vorhandene getrennt. Es kann aber tatsächlich vor- kommen, dass Ladungen aus dem Nichts erzeugt werden. Wenn zum Beispiel zwei Röntgenstrahlen kollidieren, können dadurch ein Elektron und sein Antiteilchen, das Positron erzeugt werden (Abb. 22.6 links). Wo kommen aber in diesem Fall die Ladungen her? Nimm an, das Vakuum ist „grau“, also elektrisch neutral. Nun nimmst du aus einem bestimmten Bereich das Grau heraus und schiebst es an eine andere Stelle. Dadurch kannst du eine Stelle weiß machen und die andere schwarz (Abb. 22.6 rechts). Du hast aber nicht weiß und schwarz erzeugt, sondern aus dem Grau herausgetrennt. Ähnlich ist es mit dem Elektron und dem Positron. Ändert sich dabei die Gesamtladung des Universums? Nein. Man kann zwar Ladungen aus dem Nichts erzeugen, aber man kann immer nur gleich viele positive und negative Ladungen erzeugen. Die Gesamtladung des Universums bleibt auch in diesem Fall gleich groß. i Abb. 22.6 Z Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv