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Influenz / dielektrische Polarisation
- Influenz (1:32 Minuten)
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Influenz
In dem letzten Kapitel wurde gezeigt, dass zwischen geladenen Körpern eine Kraft wirkt, die Coulombkraft, die dafür sorgt dass sich die Körper anziehen oder abstoßen. In Experimenten fand man heraus, dass diese Kraft auch in gewissem Maße zwischen einem geladenen Körper und einem ungeladenen Körper wirkt. Dies wird durch eine Ladungstrennung im ungeladenen Körper möglich, wodurch sich in diesem ein elektrische Feld bildet.
Wie im Kapitel Leiter / Isolator erklärt, können sich negative Ladungen (Elektronen) in leitenden Körpern (z.B. Metallen) nahezu frei bewegen, während die positiv geladenen Atomkerne in der Atomstruktur fest verankert sind.
Wird ein geladener Körper z.B. in die Nähe einer Metallkugel gebracht, so wirkt eine Kraft zwischen dem geladenen Körper und den Ladungen im Metall, wodurch die negativen Ladungen im Metall verschoben werden.Dadurch herrscht auf der Seite der Kugel, auf welcher die Elektronen sich befinden, negativer Ladungsüberschuss, auf der Gegenseite herrscht negativer Ladungsmangel bzw. positiver Ladungsüberschuss. Es bilden sich zwei Pole und damit ein elektrisches Feld in der Metallkugel.
Coulombkraft
Es wird nun der Versuch aus dem letzten Kapitel wiederholt. Diesmal jedoch mit einer geladenen und einer ungeladenen Metallkugel.
ResetStart
Man beobachtet, dass sich die beiden Kugeln anziehen. Dies liegt daran, dass sich durch Influenz in der ungeladenen Metallkugel ein elektrische Feld aufgebaut hat. Nun wirkt die Coulombkraft zwischen den Körpern.
Dielektrische Polarisation
In Isolatoren sind die Elektronen an den Atomkern gebunden, d.h. sie können sich nicht frei im Isolator bewegen. Im Normalfall ist der Ladungsschwerpunkt der Elektronen genau so wie der Ladungsschwerpunkt des Kerns im Zentrum des Atoms.
Wird nun ein geladener Körper in die Nähe eines Isolator gebracht, so verschieben sich die Elektronenhülle und der Kern leicht, sodass die Ladungsschwerpunkte nicht mehr aufeinander liegen. Es entstehen kleinste elektrische Dipole und die Oberfläche des Isolators lädt sich auf.
Quellen
- Wikipedia: Artikel über "Influenz"
- Wikipedia: Artikel über "Influenz in Isolatoren"
- Wikipedia: Artikel über "Polarisation (Elektrizität)"
Literatur
- Dorn/Bader Physik - Sekundarstufe II, S. 8, 18, 30
- English version: Article about "Electrostatic Induction"