Wenn gesagt wird, dass sich Ladung durch ein Objekt "bewegt", als ob sich negative Ladung zum Rand eines Objekts bewegt und die Ladungen polarisiert werden, bedeutet dies, dass sich die Elektronen zum Rand des Objekts bewegt haben, oder bedeutet es das? negativ geladene Atome an den Rand des Objekts bewegt? Oder bedeutet dies, dass sich die tatsächliche Größe der in Elektronen enthaltenen Ladung an den Rand des Objekts bewegt hat? Wenn Sie einen negativ geladenen Ballon haben und ihn neben ein Stück Metall bewegen, sollen die Elektronen die Elektronen im Ballon abstoßen und sich so weit wie möglich entfernen. Bedeutet dies, dass sich die Elektronen buchstäblich von ihren Atomen lösen und wegbewegen, oder bedeutet das, dass sich die Atome, die die Elektronen enthalten, ebenfalls wegbewegen?
Nehmen wir Kupfer (Ordnungszahl 29) als Beispiel für einen guten elektrischen Leiter im festen (und flüssigen) Zustand.
Im Durchschnitt gibt es positive Kupferionen Cu
mit 28 umlaufenden (gebundenen) Elektronen und für jedes Ion ein freies/bewegliches (ungebundenes) Elektron.
Wenn kein externes elektrisches Feld angelegt wird, bewegen sich diese freien Elektronen mit thermischer Energie zufällig durch das Metall, genau wie die Moleküle in einem Gas.
Im Festkörper sind die positiven Kupferionen in einem Gitter fixiert und schwingen um eine mittlere Position.
Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, können sich die freien Elektronen unter dem Einfluss des elektrischen Feldes bewegen. Es sind diese freien Elektronen, die dazu führen, dass Kupfer ein guter Stromleiter (und Wärmeleiter) ist. Die positiven Ionen sind im Gitter fixiert und können daher ihre mittlere Position nur sehr wenig verschieben.
Wenn der Endzustand so ist, dass die Nettobewegung der freien Elektronen Null ist (Elektrostatik), dann ist die Umverteilung der Ladungen im gesamten Metall so, dass das elektrische Feld, das durch die induzierten Ladungen als Ergebnis der Bewegung der freien Elektronen erzeugt wird, gleich ist und entgegengesetzt zum extern angelegten elektrischen Feld, und so ist das Nettofeld im Leiter null.
Wenn Sie also Diagramme von Leitern mit positiven und negativen Ladungen darauf sehen, ist der Bereich mit negativer Ladung ein Bereich, in dem es einen Nettoüberschuss an freien Elektronen gibt, und der Bereich und der Bereich mit positiven Ladungen ist einer, der ein Nettodefizit aufweist von freien Elektronen.
Normalerweise sind die Elektronen die mobileren Ladungsträger, daher ist es in den meisten Fällen, in denen sich "Ladung bewegt", das Ergebnis der Bewegung von Elektronen. Aber in einem Teilchenbeschleuniger, in dem Sie Protonen beschleunigen, ist die Ladung, die sich bewegt, ein Proton, kein Elektron ...
Wenn es sich um einen Festkörper handelt, bedeutet dies je nach Struktur eines Objekts fast per Definition, dass die Atome einen festen Ort im Objekt haben, sodass die Polarisation durch die Bewegung von Elektronen verursacht wird. Wenn ein Objekt positiv geladen wird, liegt das daran, dass Elektronen entfernt wurden; wenn es negativ geladen ist, dann weil Elektronen hinzugefügt wurden. Es ist viel einfacher, ein Elektron hinzuzufügen, als einen Kern zu entfernen ...
James
Floris