Warum zieht ein geriebener Luftballon Papierschnipsel an? Verstehe positive und negative Ladung, Elektronenübertragung und Ladungserhaltung – mit Bildern, Beispielen und Aufgaben.
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Löse die Aufgaben ohne Nachschlagen. Bei Zahlen sind Dezimalkomma und Dezimalpunkt möglich. Verwende keine Tausenderpunkte.
Lernschritt 1
Elektrische Ladung ist eine Eigenschaft von Teilchen. Sie bestimmt mit, wie diese elektrisch aufeinander wirken. Es gibt positive und negative Ladungen. In einem Atom tragen Protonen positive, Elektronen negative Ladung. Neutronen sind elektrisch neutral.
Ein Proton und ein Elektron besitzen gleich große, aber entgegengesetzte Ladungen. Hat ein Atom gleich viele Protonen und Elektronen, ist es insgesamt neutral. Ein Körper kann also sehr viele geladene Teilchen enthalten und trotzdem keine Nettoladung besitzen.
Merksatz: Neutral heißt nicht „ohne geladene Teilchen“, sondern „insgesamt ausgeglichen“.
Beispiel: Ein Teilchen mit 8 Protonen und 8 Elektronen ist neutral. Mit 8 Protonen und 10 Elektronen hat es zwei Elektronen mehr als zum Ausgleich nötig: Es ist zweifach negativ geladen. Die Ladung sagt nichts darüber aus, wie schwer das Teilchen ist.
Lernschritt 2
1 · Gleichnamig: Zwei negative Ladungen stoßen sich ab. Dasselbe gilt für zwei positive.
2 · Ungleichnamig: Eine positive und eine negative Ladung ziehen sich an.
Die Pfeile zeigen Kräfte auf die Körper, keine Elektronenbewegung. Plus und Minus sind Ladungsvorzeichen, keine Magnetpole.
Zwei positiv geladene Körper stoßen sich ab. Dasselbe gilt für zwei negativ geladene Körper. Ein positiver und ein negativer Körper ziehen sich an. Die Kräfte wirken auf beide Körper, auch wenn sich nur einer sichtbar bewegt – etwa weil der andere festgehalten wird.
Für diese Grundregel betrachten wir kleine geladene Körper, deren Ladungsverteilung sich durch die Annäherung kaum verändert. Die Pfeile im Bild zeigen die Kraftrichtung, keine Bewegung von Elektronen von einer Kugel zur anderen. Eine elektrische Kraft kann auch ohne Berührung wirken.
Wichtig bei Beobachtungen: Anziehung allein beweist nicht, dass beide Körper entgegengesetzt geladen sind. Auch ein neutraler Körper kann von einem geladenen Körper angezogen werden. Warum, klärt der Abschnitt zur Ladungsverschiebung.
Lernschritt 3
Vorher: Beide Körper sind neutral.
A gibt Elektronen ab und hat danach einen Elektronenmangel. B nimmt Elektronen auf und hat einen Überschuss.
Der Pfeil zeigt die Übertragung. Die Vorzeichen in den Körpern zeigen den Zustand danach. Die Gesamtladung bleibt null.
Beim Kontakt und anschließenden Trennen bestimmter Materialien können Elektronen von einem Material zum anderen gelangen. Reiben erzeugt viele Kontakte und verstärkt häufig den Effekt. Welches Material Elektronen aufnimmt, hängt von den beteiligten Oberflächen und Bedingungen ab.
Bei solchen Vorgängen werden keine Ladungen aus dem Nichts erzeugt. Die Gesamtladung eines abgeschlossenen Systems bleibt erhalten. Wenn A die Ladung +Q erhält, bekommt B bei diesem Austausch −Q. Die Protonen bleiben in den Atomkernen; sie werden beim Reiben nicht durch das Material geschoben.
Typischer Denkfehler: „Positiv geladen“ bedeutet bei einem aufgeladenen Alltagskörper meistens Elektronenmangel – nicht, dass zusätzliche Protonen hineingeflossen sind.
Beispiel · Schritt für Schritt
Zwei Körper sind zunächst neutral. 3 Millionen Elektronen wechseln von A nach B.
N = 3,0 · 10⁶ · kein weiterer Ladungsaustausch
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| A: Elektronenmangel B: Elektronenüberschuss |
1Die beiden Körper getrennt betrachten
A verliert negative Ladung und wird positiv. B nimmt dieselbe negative Ladung auf. |
| N · e = 3,0 · 10⁶ · 1,60 · 10⁻¹⁹ C = 4,8 · 10⁻¹³ C |
2Übertragenen Ladungsbetrag berechnen
Für beide Körper ist der Betrag gleich. |
| QA = +4,8 · 10⁻¹³ C QB = −4,8 · 10⁻¹³ C |
3Gesamtladung kontrollieren
Die Summe bleibt null, genau wie vor der Übertragung. |
Lernschritt 4
In Metallen können sich Leitungselektronen durch den Körper bewegen. Metalle sind deshalb gute elektrische Leiter. Aufgebrachte Ladung kann sich auf einem Metallkörper verteilen. Wie sie sich verteilt, hängt unter anderem von seiner Form und benachbarten geladenen Körpern ab.
In einem Isolator wie trockenem Kunststoff sind Ladungsträger viel weniger frei beweglich. Eine Aufladung bleibt daher eher in der Nähe der aufgeladenen Stelle. „Isolator“ bedeutet nicht, dass das Material keine Elektronen enthält. Es beschreibt deren geringe Beweglichkeit unter den betrachteten Bedingungen.
Berührt ein geladener Leiter einen geeigneten leitenden Weg zur Erde, kann Ladung ausgetauscht werden. Die Erde wirkt dabei als sehr großer Ladungsspeicher. Bei einem negativ geladenen Körper können überschüssige Elektronen abfließen; bei einem positiv geladenen Körper können Elektronen zufließen. Das nennt man Erdung.
Lernschritt 5
Links: Ein negativ geladener Körper nähert sich, ohne den Metallkörper zu berühren.
Im Metall: Elektronen weichen nach rechts aus. Links entsteht Elektronenmangel, rechts Überschuss.
Insgesamt neutral: Ohne Berührung oder Erdung bleibt die Summe null. Die Pluszeichen bedeuten keine Wanderung der Atomkerne.
Ein negativer Körper in der Nähe eines neutralen Metallkörpers stößt dessen bewegliche Elektronen ab. Auf der nahen Seite entsteht Elektronenmangel, auf der fernen Seite Elektronenüberschuss. Diese Trennung innerhalb eines Leiters heißt Influenz. Ohne Berührung oder Erdung ändert sich die Gesamtladung des isolierten Metallkörpers dabei nicht.
Die entgegengesetzte Ladung liegt näher am äußeren Körper. Ihre Anziehung kann deshalb stärker sein als die Abstoßung der weiter entfernten gleichnamigen Ladung: Der Körper wird insgesamt angezogen.
In einem Isolator sind die Ladungen nicht frei durch den ganzen Körper beweglich. Positive und negative Ladungsanteile können sich aber geringfügig gegeneinander verschieben oder vorhandene elektrische Dipole können sich ausrichten. Das nennt man Polarisation. So kann ein aufgeladener Luftballon auch neutrale Papierschnipsel anziehen.
Lernschritt 6
Die elektrische Ladung Q wird in Coulomb (C) angegeben. Der positive Betrag einer Elektronenladung heißt Elementarladung e. Für Schulrechnungen verwenden wir e ≈ 1,60 · 10−19 C.
N zählt hier nur die zusätzlichen oder fehlenden Elektronen gegenüber dem neutralen Zustand. Es zählt nicht sämtliche Elektronen im Körper.
Beispiel · Schritt für Schritt
Ein zunächst neutraler Körper nimmt 5 · 10¹² Elektronen auf. Welche Ladung hat er danach?
N = 5 · 10¹² · e ≈ 1,60 · 10⁻¹⁹ C
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| Q = −N · e |
1Vorzeichen begründen
Elektronen sind negativ. Ein Überschuss ergibt eine negative Nettoladung. |
| Q = −5 · 10¹² · 1,60 · 10⁻¹⁹ C |
2Werte einsetzen
Multipliziere zunächst 5 · 1,60 = 8,0; addiere dann die Exponenten 12 + (−19) = −7. |
| Q = −8,0 · 10⁻⁷ C = −0,80 µC |
3In eine passende Einheit umrechnen
1 µC = 10⁻⁶ C. Deshalb entsprechen 8,0 · 10⁻⁷ C genau 0,80 µC. |
Beispiel · Schritt für Schritt
Ein Körper ist mit +0,32 µC geladen. Wie viele Elektronen fehlen ihm gegenüber dem neutralen Zustand?
Q = +0,32 µC · e ≈ 1,60 · 10⁻¹⁹ C
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| Q = +3,2 · 10⁻⁷ C |
1Einheit und Bedeutung klären
Positive Aufladung bedeutet hier Elektronenmangel. Rechne Mikro-Coulomb in Coulomb um. |
| N = |Q| / e |
2Nach der Anzahl auflösen
N ist eine nichtnegative Anzahl; nutze den Betrag der Ladung. |
| N = 3,2 · 10⁻⁷ C1,60 · 10⁻¹⁹ C = 2,0 · 10¹² |
3Zehnerpotenzen teilen
3,2/1,60 = 2,0 und −7 − (−19) = 12. Die Einheit Coulomb kürzt sich. |
Lernschritt 7
Beispiel · Schritt für Schritt
Zwei gleich große leitende Kugeln mit +6 nC und −2 nC werden leitend verbunden und wieder getrennt.
Symmetrische Anordnung · keine weiteren nahen Ladungen · kein Ladungsaustausch mit außen
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| Qgesamt = +6 nC + (−2 nC) = +4 nC |
1Gesamtladung mit Vorzeichen addieren
Positive und negative Nettoladungen werden algebraisch summiert. |
| Q₁′ = Q₂′ |
2Symmetrie prüfen
Gleich große Kugeln in symmetrischer Umgebung tragen nach dem Ausgleich gleiche Ladungen. |
| Q₁′ = Q₂′ = +4 nC / 2 = +2 nC |
3Gleich verteilen und kontrollieren
2 nC + 2 nC ergeben wieder die unveränderte Gesamtladung von 4 nC. |
Selbst ausprobieren
Mit Tipps lernen oder ohne Hilfe testen – du entscheidest.
Wähle deine Stufe. Du löst jeweils sechs Aufgaben mit direkter Rückmeldung, Tipps und Rechenwegen.
Optional: Dein Fortschritt wird nur in diesem Browser gespeichert.
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Löse die Aufgaben ohne Nachschlagen. Bei Zahlen sind Dezimalkomma und Dezimalpunkt möglich. Verwende keine Tausenderpunkte.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Physikhelfer
Berechne transportierte Ladung aus Stromstärke und Zeit. Ladungstrennung und die Anzahl einzelner Elektronen werden hier nicht berechnet.
Passende Aufgabe öffnen →Kostenlos und ohne Anmeldung. Ein Rücklink führt dich wieder zu dieser Erklärung.
Dein Wissen anwenden
Löse die Aufgaben zuerst auf Papier. Öffne danach die Lösung. Bei einem Fehler führt dich der Link zur passenden Erklärung zurück.
Ja. Gleich große positive und negative Gesamtladungen gleichen sich aus. Die Nettoladung ist null.
Erklärung wiederholen →Er wird positiv geladen, wenn er vorher neutral war: Es fehlen negative Ladungen zum Ausgleich.
Erklärung wiederholen →Sie stoßen sich ab. Die Kraft auf jede Kugel zeigt von der jeweils anderen weg.
Erklärung wiederholen →Nein, solange er isoliert bleibt und keine Ladung übertragen wird. Elektronen verschieben sich nur innerhalb des Körpers.
Erklärung wiederholen →Q = −1010 · 1,60 · 10−19 C = −1,60 · 10−9 C = −1,60 nC. Der Elektronenüberschuss begründet das Minuszeichen.
Erklärung wiederholen →Zusammen bleiben +6 nC erhalten. Gleichmäßig verteilt sind das +3 nC pro Kugel.
Erklärung wiederholen →Der Selbstcheck hilft dir zu erkennen, welchen Schritt du noch üben solltest. Rechne nach einer Korrektur eine ähnliche Aufgabe ohne Hilfe.
Nein. Ladung ist eine physikalische Größe. Elektrischer Strom beschreibt den gerichteten Transport elektrischer Ladung. Ein geladener Ballon benötigt keinen dauerhaft fließenden Strom.
Nein. Seine Ladungen können sich unter äußerem Einfluss verschieben. Dadurch kann er beispielsweise angezogen werden.
Über leitende Kontakte, feuchte Oberflächen oder die Umgebung kann Ladung ausgetauscht werden. Wie schnell das geschieht, hängt von Material und Bedingungen ab.
Passende Materialien zum Thema „Elektrische Ladung“. Wähle aus, was dir beim Üben und Wiederholen hilft.
Diese Materialien ergänzen die Erklärung und unterstützen dich beim Üben und Nachschlagen.
7. Klasse · 8. Klasse · 9. Klasse · 10. Klasse
Produkt genauer ansehen →
9. Klasse · 10. Klasse · 11. Klasse
Produkt genauer ansehen →Optionale Ergänzungen zum Üben und Nachschlagen. Klassenstufe und Umfang findest du beim jeweiligen Produkt.
8. Klasse · 9. Klasse · 10. Klasse
Produkt genauer ansehen →Preise inkl. MwSt. Downloads erhältst du per E-Mail, gedruckte Materialien per Post. Ggf. zzgl. Versandkosten.
