Zwei unterschiedliche Ladungsarten
Joachim Herz Stiftung
Es gibt zwei verschiedenartige elektrische Ladungen: die positiven Ladungen und die negativen Ladungen. Positive Ladungen werden meist durch rote Farbe gekennzeichnet, negative Ladungen durch blaue Farbe.
Anziehung und Abstoßung von Ladungen
Zwei geladene Teilchen üben wechselseitig Kräfte aufeinander aus. Die Richtung der Kraft hängt dabei zunächst von der Art der Ladungen ab. Zwei positive Ladungen stoßen sich ab. Zwei negative Ladungen stoßen sich ebenso ab. Kurz: Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Ungleichnamige Ladungen, also eine positive und eine negative Ladungen ziehen sich hingegen an (siehe Abb. 1).
Einflussgrößen auf den Betrag der Kraft
Der Betrag der anziehenden bzw. abstoßenden Kraft auf eine Ladung hängt von drei Faktoren ab: Der Ladung \(q_1\) selbst, der Ladung \(q_2\) der zweiten Ladung und dem Abstand \(r\) der Mittelpunkte der beiden Ladungen. Dabei gilt:
- Je größer die Ladungen \(q_1\) und \(q_2\), desto größer die Kraft.
- Je kleiner der Abstand \(r\), desto größer die Kraft.
Auswirkungen von Ladungen und Abstand auf die Kräfte
Die Simulation in Abb. 2 zeigt noch einmal ausführlicher die Kraftwirkung zwischen Ladungen. Du siehst zwei Kugeln, deren elektrische Ladung du mit den Schiebereglern \(q_1\) und \(q_2\) verändern kannst. Die Größen \(q_1\) und \(q_2\) geben die Stärke (schwach oder stark) und das Vorzeichen (positiv oder negativ) der beiden Ladungen an. Den Abstand der beiden Kugeln kannst du mit dem Schieberegler \(r\) verändern.
Du kannst beobachten, dass
•sich Ladungen mit dem gleichen Vorzeichen (gleichnamige Ladungen) abstoßen und Ladungen mit verschiedenen Vorzeichen (ungleichnamige Ladungen) anziehen; die wirkenden Kräfte werden durch die Kraftpfeile \({\vec F_{12}}\) und \({\vec F_{21}}\) dargestellt
•die Stärke dieser Kräfte mit stärker werdenden Ladungen \(q_1\) und \(q_2\) größer werden
•die Stärke dieser Kräfte mit größer werdendem Abstand \(r\) kleiner werden.
Hinweis: Um die zentralen Aspekte der Kraft zwischen Ladungen deutlich hervorzuheben berücksichtigt die Animation nicht, dass zwischen einem geladenem (\(q \ne 0\)) und einem nicht-geladenen (\(q = 0\)) Leiter möglicherweise durch Influenz anziehende Kräfte wirken können.
Verständnisaufgabe
Aufgabe
Joachim Herz Stiftung
Eine positive Ladung \(q_1\) und eine negative Ladung \(q_2\) befinden sich wie in Abb. 3 im Abstand \(r\) entfernt voneinander.
Markiere alle zutreffenden Aussagen.