Elektrizitätslehre

Elektrische Grundgrößen

Reibungselektrizität

  • Was bedeuten eigentlich Volt …
  • … und Ampère?
  • … und was hat es mit dem OHMschen Gesetz auf sich?
  • Wie funktionieren elektrische Messgeräte?

Reibungselektrizität

1 Reiben eines Hartgummistabs mit einem Katzenfell

Schon seit dem Altertum ist die Reibungselektrizität bekannt. Im Unterricht hast du hoffentlich selbst gesehen, dass z.B. bei der Reibung eines Hartgummistabes mit einem Katzenfell, der Hartgummistab geladen wird. Du kannst dies nachweisen, indem du die Ladung des Hartgummistabes an dem Kopf des Elektroskops abstreifst (vgl. Animation in Abb. 1).

Aber auch das Katzenfell ist geladen. Legt man es auf das durch den Hartgummistab aufgeladene Elektroskop, so geht der Ausschlag wieder zurück. Offensichtlich trägt das Katzenfell nach dem Reibprozess die umgekehrte Ladung wie der Hartgummistab.

2 Detaillierte Darstellung der atomaren Vorgänge beim Reiben zweier verschiedenartiger Isolatoren

In der Animation in Abb. 2  sind zwei verschiedenartige Isolatoren detailliert dargestellt. Die Elektronen (blau) sind bei den Isolatoren nicht frei beweglich wie im Metall, sondern in der Regel an die Atome (grau) gebunden.

Nun gibt es bei den Isolatoren solche zu denen die Elektronen eine größere Affinität haben (z.B. Hartgummi) als zu anderen (z.B. die Haare eines Katzenfells).

Bringt man durch Reibung zwei Materialien unterschiedlicher Elektronenaffinität in innigen Kontakt, so gehen Elektronen von dem einen Isolator zum anderen über. Bei dem Isolator mit geringerer Elektronenaffinität bleiben positive Ionen (rosa) zurück.

Insgesamt wird bei diesem Prozess keine neue Ladung erzeugt, es werden nur Ladungen getrennt.

3 Vereinfachte Darstellung der Vorgänge beim Reiben zweier verschiedenartiger Isolatoren

In der Animation in Abb. 3 siehst du diesen Prozess in einer vereinfachten Darstellung, bei der lediglich die getrennten Ladungen symbolisiert sind.

Man kann die Materialien nach ihrer unterschiedlichen Elektronenaffinität aufreihen.

Erläuterung:

Reibt man Glas mit Wolle, so wird nachher das Glas positiv (Elektronenmangel) und die Wolle negativ sein.

Reibt man Teflon mit Katzenfell, so wird nachher das Katzenfell positiv und das Teflon negativ sein.

hohe Elektronenaffinität
Teflon
PVC
Schwefel
Gummi
Wolle
Nylon
Glas
Katzenfell
geringe Elektronenaffinität
Druckversion