Big Bang Physik 6, Schulbuch

74  GG 6.2/G 6.2 Elektrizitätslehre/Elektrische Energie Wer ist stärker? Vergleichen wir die Stärke der elektrischen Kraft und der Gravitationskraft am Beispiel von zwei Protonen. Generell fällt dabei der Faktor 1/ r 2 weg. ​  F E __  F G ​= ​  k  ​  Q 1 Q 2 ____  r 2  ​ ______  G  ​  m 1 m 2 _____  r 2  ​  ​= ​  kQ 1 Q 2 ______  Gm 1 m 2  ​ Du musst jetzt nur noch wissen, welche Masse ein Proton hat, nämlich 1,7· 10 –27  kg. Das ergibt dann: ​  F E __  F G ​= ​  8,99 · 10 9  · (1,6 · 10 –19 ) 2 _______________   6,67· 10 –11  · (1,7· 10 –27 ) 2  ​≈ 1,2 · 10 36 Die elektrische Kraft ist also um den Faktor 10 36 größer als die Gravitationskraft! Daher würden auch zwei Elektronen mit Karacho auseinanderfliegen ( F8 ). i Elektroskop und Co. Qualitativ kann man das Coulomb-Gesetz mit einfachen Mitteln überprüfen. Du brauchst dazu Glasstab und Seiden- tuch, Gummistab und Wolltuch sowie ein Elektroskop . Letzteres ist ein Gerät zum Messen der Ladung. Es gibt professionelle Geräte, aber man kann sie auch mit ein- fachen Mitteln selbst herstellen. Es genügt, zwei Metall- streifen auf einen Metallbügel zu hängen und das ganze von der Umgebung zu isolieren (Abb. 22.11). Der geriebene Glasstab lädt sich positiv , der Gummistab negativ auf (siehe Tab. 22.1). Die Ladungen streifst du am Elektroskop ab: je mehr La- dungen, desto weiter werden die Metallstreifen auseinan- dergedrückt (b und d). Mit dem Elektroskop kannst du zwar die Stärke der Ladung, nicht aber die Art unterschei- den (b und c). Um die Anziehung ungleichnamiger La- dungen zu überprüfen, musst du einen der Stäbe aufhän- gen (Abb. 22.12). e Abb. 22.11:  Überprüfung der Ladungen mit einem Elektroskop Abb. 22.12:  Überprüfung der An- ziehung ungleichnamiger Ladungen Zusammenfassung Das Coulomb-Gesetz beschreibt die Kräfte zwischen zwei Ladungen. Es ist dem Gravitationsgesetz sehr ähnlich. Die elektrische Kraft ist jedoch viel größer und außerdem können Ladungen einander auch abstoßen. 22.1.4 Des Rätsels Lösung Influenz und Polarisation In diesem Abschnitt klären wir endlich die Fragen, warum ein Bernstein kleine Objekte anzieht und wieso man mit einem Kamm einen Wasserstrahl ablenken kann. Laserdrucker Ein Laserdrucker arbeitet mit Hilfe der elektrischen Anzie- hungskraft . Zuerst wird die Außenfläche der Trommel negativ aufgeladen (Abb. 22.13a). Der Laserstrahl brennt nicht die Buchstaben ins Papier ( F9 ), sondern er belichtet quasi die Trommel! Dort, wo er auftrifft, verliert die Trommel ihre negative Ladung (b). Der Toner ist positiv geladen und bleibt nur dort haften, wo der Laser vorher nicht auf die Trommel getroffen ist (c). Um den Toner schließlich auf das Papier zu bekommen, wird das ebenfalls negativ geladen. Diese Ladung muss aber höher sein als die der Trommel, weil sonst der Toner auf ihr kleben bleiben würde. i Abb. 22.13:  Ein Laserdrucker arbeitet mit der elektrischen Anziehungs- kraft. Z Wenn du einen geladenen Gegenstand in die Nähe eines Elektroskops bringst, ohne es damit zu berühren, dann schlägt dieses bereits aus (Abb. 22.14). Wie kannst du das erklären? Wie kannst du erklären, dass ein geladener Löffel ungeladene Papierschnipsel oder sogar einen Wasser- strahl anziehen kann (siehe Abb. 22.3 und 22.4, S. 70)? Sind Atome nach außen hin neutral oder nicht? F10 E2  Abb. 22.14:  Das Elektroskop schlägt bereits aus, bevor du es berührst! Warum? F11 E2  F12 E2  Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv