Was ist die Elementarladung?

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:

• Die Einheit der Elementarladung \(e\) ist Coulomb oder auch Amperesekunde:

  Einheit der Elementarladung

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• 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

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• 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

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• Die Elementarladung legt in unserem Unviersum fest, wie stark sich Elementarteilchen anziehen und abstoßen.

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• 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.