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Elektrische Influenz: so werden Ladungen in Leitern verschoben

Elektrische Influenz - ist die Verschiebung von elektrischen Ladungen in leitenden Materialien, wenn auf sie ein äußeres elektrisches Feld einwirkt.
Level 2
Level 2 setzt Schulmathematik voraus. Geeignet für Schüler.

Voraussetzung für Influenz ist das Vorhandensein von freien beweglichen Teilchen (zum Beispiel: Leiterelektronen im Metall).

Kleine negativ geladene Metallkugel wird in die Nähe einer großen Metallkugel gebracht. Die negativen Ladungen auf der großen Kugel verschieben sich nach rechts.

Betrachte eine nicht geladene Metallkugel. Die Ladungen innerhalb dieser Kugel sind gleichmäßig verteilt. Wenn Du sie jetzt in die Nähe einer anderen Kugel - die jedoch negativ geladen ist - platzierst, dann verschieben sich Elektronen - bei der zuvor neutralen Kugel - von der negativ geladenen Kugel weg. Warum? Weil sich gleichnahmige Ladungen (also negativ geladene Kugel und negativ geladene Elektronen) abstoßen.

Es findet eine Verschiebung der Elektronen innerhalb einer Kugel statt, weil Du einen negativ geladenen Körper in ihre Nähe gebracht hast. Dabei ändert sich die sogenannte Oberflächenladungsdichte der negativ geladenen Kugel. Davor war die Kugel neutral, (d.h. Ladung war gleichmäßig verteilt) und somit war die Ladungsdichte Null. Nach der Annäherung der negativ geladenen Kugel hat sich die Ladungsdichte verändert.

Die Ladungsdichte der rechten Seite ist negativ und der linken Seite - positiv. Die eine Seite der Kugel besitzt nun einen positiven Ladungsüberschuss. Die andere Seite einen negativen Ladungsüberschuss. Die Gesamtladung - also die Anzahl der einzelnen Ladungen bleibt jedoch innerhalb der Kugel gleich.

Da Du einen elektrischen Leiter zur Demontration der Influenz verwendet hast, werden hauptsächlich nur Elektronen verschoben, die sich an der Oberfläche befinden. Die positiven Ladungen bleiben bei einem elektrischen Leiter ortsfest. Nur Leitungselektronen sind frei beweglich und somit die Ursache der Influenz.

Am liebsten würden natürlich alle Elektronen nach rechts wandern, aber es würde aus folgenden Gründen nicht gehen:

  1. Abstoßungskräfte zwischen den Elektronen nehmen bei weiterer Verschiebung zu.
  2. Die hinterlassenen positiven Ionen ziehen die Elektronen zurück.

Bringst Du den negativ geladenen Körper noch näher zur Metallkugel, dann werden noch mehr Elektronen verschoben. Den Abstand beider Ladungen berücksichtigt das Coulomb-Gesetz.

Nichtleiter - also Isolatoren - besitzen nur sehr wenige freie Elektronen. Aus diesem Grund können Isolatoren normalerweise nicht elektrisch aufgeladen aber sie können polarisiert werden.

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