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Was ist die Elementarladung?

Antwort #1

Level 2 (ohne höhere Mathematik)
Beantwortet von

Die Elementarladung ist eine Naturkonstante und ist die kleinste, frei existierende elektrische Ladung in unserem Universum. Die Elementarladung wird mit dem Buchstaben \( e \) notiert. Sie hat den folgenden exakten Wert:

Wert der Elementarladung
Anker zu dieser Formel
  • Die Einheit der Elementarladung \(e\) ist Coulomb oder auch Amperesekunde:

    Einheit der Elementarladung
    Anker zu dieser Formel
  • Die Ladung kommt in der Natur quantisiert vor. Das heißt: Alle anderen elektrisch geladenen Körper tragen ein Vielfaches der Elementarladung. Wenn der Körper die Ladung \(Q\) (Betrag) trägt, dann setzt sich \(Q\) aus \(N\) Elementarladungen zusammen:

    Jede Ladung ist ein Vielfaches der Elementarladung
    Anker zu dieser Formel
  • Quarks haben einen Bruchteil der Elementarladung, kommen aber nicht frei in der Natur vor.

  • Der Wert der Elementarladung kann beispielsweise mit dem Millikan-Experiment bestimmt werden. Eine genauere Methode zur Messung der Elementarladung nutzt den Quanten-Hall-Effekt und Josephson-Effekt aus. In dem einen Experiment wird die von Klitzing Konstante \(R_{\text K}\) bestimmt und im anderen Experiment die Josephson-Konstante \(K_{\text J}\). Daraus lässt sich der Wert der Elementarladung berechnen:

    Elementarladung mittels Quanten-Hall-Effekt und Josephson-Effekt
    Anker zu dieser Formel
  • Die Elementarladung legt in unserem Unviersum fest, wie stark sich Elementarteilchen anziehen und abstoßen.

    Elektrisch positive / negative Ladung - Anziehung und Abstoßung
    Visier das Bild an! Illustration bekommen
    Illustration : Anziehung und Abstoßung von geladenen Teilchen
  • Die Elementarladung kann nicht vernichtet werden. Es gilt die Ladungserhaltung in unserem Universum.

In der folgenden Tabelle sind einige Teilchen aufgezählt und welche Ladung sie haben.

Tabelle : Ladungen von verschiedenen Teilchen
TeilchenLadung
Elektron\(-e\) (Definition)
Proton\(e\)
Positron\(e\)
Neutron\(0\)
Down-Quark\(-\frac{1}{3}\,e\)
Up-Quark\(\frac{2}{3}\,e\)