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Grundwissen

Elektrische Ladung

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die Einheit der elektrische Ladung, Symbol \(Q\), ist das Coulomb, Symbol \(\rm{C}\).
  • Ein Elektron besitzt die negative Elementarladung: \(q_{\rm{Elektron}}=-e = -1,6 \cdot 10^{-19}\,\rm{C}\).
Die Einheit der elektrischen Ladung
[CC-BY-ND 4.0] Bureau International des Poids et Mesures

Über den Zusammenhang\[I = \frac{\Delta Q}{\Delta t} \Leftrightarrow \Delta Q = I \cdot \Delta t\]zwischen elektrischer Stromstärke, elektrischer Ladung und Zeit kann die Einheit der Ladung erschlossen werden. Das Coulomb \(\rm{C}\), die Maßeinheit der elektrischen Ladung, ist wie folgt festgelegt:

Tab. 1 Definition der Einheit Coulomb

Größe Einheit
Name Symbol Name Symbol Definition
elektrische Ladung \(Q\) Coulomb \(\rm{C}\) Das Coulomb, Symbol \(\rm{C}\), ist die SI-Einheit der elektrischen Ladung. Sie ist definiert als Produkt aus den Einheiten \(\rm{A}\) und \(\rm{s}\) durch\[1\,\rm{C}=1\,\rm{A} \cdot 1\,\rm{s}=1\,\rm{A}\,\rm{s}\]

Diese Gleichung gibt eine Erklärung, was du dir unter einer Ladung von einem Coulomb vorstellen kannst: Durch einen Leiterquerschnitt ist die Ladung \(1\,\rm{C}\) geflossen, wenn eine Sekunde lang ein Strom der Stärke \(1\,\rm{A}\) geflossen ist.

Will man in Kurzschreibweise ausdrücken, dass die Einheit der Ladung \(Q\) das Coulomb ist, so kann man schreiben \([Q] = 1\,\rm{C}\).

Wegen der Definition \(1\,\rm{C}=1\,\rm{A} \cdot 1\,\rm{s}=1\,\rm{A}\,\rm{s}\) sagt man statt Coulomb auch oft Amperesekunde.

[Public domain] via Wikimedia Commons unbekannter Autor
Abb. 1 Charles Augustin de COULOMB (1736 - 1806)

Die Einheit Coulomb  ist nach dem französischen Physiker Charles Augustin de COULOMB (1736 - 1806) benannt, der sich intensiv mit Ladungen beschäftigte.

Eine Obereinheit der Amperesekunde ist die Amperestunde, Symbol \(\rm{Ah}\). Diese Einheit wird oft benutzt, wenn man angeben will wie viel elektrische Ladung in einer Batterie enthalten ist.

Ladung eines Elektrons (Elementarladung)

Ein Elektron besitzt betragsmäßig die Elementarladung von \(e = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\rm{C}=1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\rm{As}\). Da Elektronen negativ geladen sind, beträgt die Ladung eines Elektrons also \(q=-e=1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\rm{C}\).

Ladungen können in der Regel nur als Vielfache der Elementarladung \(e\) auftreten.

Anzahl der überschüssigen oder fehlenden Elektronen

Wenn du weißt, welche Ladung ein Körper trägt, so kannst du mit Hilfe der Elementarladung auch berechnen, wie viele überschüssige oder fehlende Elektronen \(n\) der Körper aufweist. Dazu musst du lediglich den Betrag der Gesamtladung \(Q\) durch die Elementarladung \(e\) teilen.\[\text{Anzahl Elektronen} =\frac{\text{Betrag der Gesamtladung}}{\text{Elementarladung}}\Rightarrow n=\frac{|Q|}{e}\]