Ladung (Physik)

Stichpunkte

Allgemein
	mit einem Feld wechselzuwirken (mit Ausnahme des Gravitationsfeldes
	Unter Ladung versteht man in der Physik die Eigenschaft eines Objektes
	bei dem die Masse die Funktion der Ladung übernimmt)
	Für verschiedene Felder gibt es verschiedene
	voneinander unabhängige Ladungen
	Gluonen tragen eine Farbladung
	und Quarks tragen sowohl eine elektrische
	aber keine elektrische Ladung
	als auch eine Farbladung
	Zum Beispiel tragen Elektronen eine elektrische Ladung
	aber keine Farbladung
	Die Ladung bestimmt sowohl
	als auch
	welches Feld in welcher Stärke vom Teilchen erzeugt wird
	wie das Teilchen vom Feld beeinflusst wird
	In der modernen Physik ist die Ladung die nach dem Noether-Theorem zur Eichsymmetrie der zugehörigen Feldtheorie (Eichtheorie) gehörige Erhaltungsgröße
	das heißt er wird durch eine einzige Zahl gegeben
	Die Ladung eines Objekts ist jeweils ein lorentzinvarianter Skalar
	die in allen Bezugssystemen denselben Wert hat
	Die Ladungen der Elementarteilchen sind stets ganzzahlige Vielfache einer bestimmten Ladung
	wobei für jedes Elementarteilchen jede Ladung einen genau festgelegten
	nicht veränderbaren Wert hat
	So hat beispielsweise jedes Elektron dieselbe elektrische Ladung von <math>-eapprox-1{
	}6 times 10^{-19} mathrm{C}<math>
	Das zu einem Teilchen gehörige Antiteilchen hat genau die entgegengesetzen Ladungen. [Bearbeiten]
Elektrische Ladung
	Die elektrische Ladung ist ein Phänomen
	das sich unserer direkten sinnlichen Wahrnehmung entzieht
	beispielsweise über die Kräfte
	Sie lässt sich lediglich indirekt nachweisen
	die zwischen Ladungen wirken
	Die elektrische Ladung ist Quelle des elektrischen Feldes
	Ihre Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen Feld wird über die Maxwell'schen Gleichungen und über die Coulomb- und Lorentzkraft beschrieben
	die von den Grundeinheiten Ampere und Sekunde abgeleitet wird. Vermutlich wurden schon im antiken Griechenland Experimente durchgeführt
	bei denen die von elektrischer Ladung ausgehenden Kräfte beobachtet werden konnten
	Die Ladung wird im SI-Einheitensystem in der Einheit Coulomb gemessen
	Beispielsweise wurde eine anziehende Kraft von einem Stück Bernstein auf ein paar leichte Vogelfedern festgestellt
	nachdem der Bernstein an einem trockenen Fell gerieben wurde
	Deswegen hat man sich entschlossen derartige Phänomene nach dem griechischen Wort ελεκτÏ?ον (=Bernstein) „elektrisch“ zu nennen
	Es gibt genau zwei einander entgegengesetzte elektrische Ladungen
	die man durch ein unterschiedliches Vorzeichen kennzeichnet und dementsprechend als positive oder negative Ladungen bezeichnet
	Die Wahl des Vorzeichen erfolgte völlig willkürlich
	dass Protonen eine positive und Elektronen eine negative Ladung zugeordnet werden muss
	Festgelegt wurde
	entgegengesetzte Ladungen (z
	Zwei gleich große
	B. von Elektron und Proton) heben sich gerade auf
	Die Gesamtladung eines Raumgebietes (wahre Ladung) kann durch folgende Beziehung beschrieben werden: <math>Q=Q_++Q_-=int_{mathrm{Volumen}};mathrm{d}Q<math> Die Ladung freier Objekte ist stets ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung
	Die Ladung der Quarks ist stets ein ganzzahliges Vielfaches eines Drittels der Elementarladung
	die keine elektrische Ladung tragen
	Als elektrisch neutral bezeichnet man Objekte oder Teilchen
	Folgende Spezielfälle der Ladungsverteilung können auftreten: Linienladungsdichte <math>lambda=frac{mathrm{d}Q}{mathrm{d}l}<math> Flächenladungsdichte <math>sigma=frac{mathrm{d}Q}{mathrm{d}A}<math> Raumladungsdichte <math>rho=frac{mathrm{d}Q}{mathrm{d}V}<math> Die allgemeine Formel für den Zusammenhang zwischen Ladung und Strom: <math>Q=Icdot t<math> Q: Elektrische Ladung I: Elektrischer Strom t: Zeit Im Falle veränderlicher Ströme gilt genauer : <math>mathrm{d}Q=I(t)cdotmathrm{d}t<math> dQ: Infinitesimale Veränderung der Ladung dt: Infinitesimale Veränderung der Zeit I(t) : Stromstärke zum Zeitpunkt t [Bearbeiten]
Farbladung
	Die Farbladung ist die zur starken Kraft (Farbkraft) gehörige Ladung
	Es gibt drei verschiedene Ladungen
	die sich zusammen zur Ladung Null addieren
	und Teilchen ohne Farbladung nennt man „weiß“
	In Analogie zur additiven Farbmischung nennt man diese drei Ladungen „rot“
	„grün“ und „blau“
	„antigrün“ und „antiblau“
	Die Farben der zugehörigen Antiteilchen nennt man „antirot“
	Ein weißes Teilchen kann sowohl durch die Kombination einer Farbe mit ihrer Antifarbe
	als auch durch die Kombination der drei Farben oder der drei Antifarben gebildet werden
	Alle diese Möglichkeiten kommen in der Natur vor
	Teilchen mit Farbladung können nie einzeln auftreten
	sondern sind stets in insgesamt weißen (farbneutralen) Teilchen gebunden
	Dieses so genannte Confinement liegt daran
	dass - anders als beim elektromagnetischen Feld - die Feldquanten (Gluonen) ihrerseits eine Farbladung tragen und sich gegenseitig anziehen
	dass sie zur Erzeugung von Teilchen-Antiteilchen-Paaren ausreicht
	die man bräuchte
	um Teilchen mit Farbladung voneinander zu trennen
	die insgesamt die Einzelteile wieder zu farbneutralen Objekten ergänzen
	Dadurch wird die Energie
	so groß
	Dies ist auch der Grund
	obwohl die Gluonen
	masselos sind
	wie die Photonen
	warum die starke Kernkraft so kurzreichweitig ist
	Zu beachten ist
	dass die Farben der Farbladung nichts mit der Farbe von Objekten zu tun hat
	Diese ist eine Eigenschaft
	die unser Sehsystem aus dem elektromagnetischen Spektrum der Objekte ableitet
	Die Bezeichnungen „Farbe“ sowie die Verwendung der Farbnamen für die Ladung sind nur als reine Analogie zu verstehen. [Bearbeiten]
Schwache Ladung
	Auch zur schwachen Wechselwirkung gehört eine Ladung
	die schwache Ladung
	kommt auch die schwache Ladung nur in ganzzahligen Vielfachen einer „schwachen Elementarladung“ g vor
	Wie die elektrische Ladung
	und zwar jeweils vom Betrag g. ca:Càrrega elèctrica cs:Elektrický náboj en:Electric charge eo:Elektra Å?argo es:Carga eléctrica fi:Sähkövaraus fr:Charge électrique he:מטען חשמלי id:Muatan listrik it:Carica elettrica ja:é›»è?· ko:전하 nl:Elektrische lading pl:Å?adunek elektryczny sl:ElektriÄ?ni naboj sv:Elektricitetsmängd zh:é›»è?·
	In der Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung hängen elektrische und schwache Ladung miteinander über den Weinbergwinkel zusammen: <math>e = g cdot sin theta_W<math> Nur die linkshändigen elementaren Fermionen (Quarks und Leptonen) tragen eine schwache Ladung (Paritätsverletzung)

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