Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie
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![Page 1: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/1.jpg)
Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie
• Massen* – immer anziehend: Gravitationsgesetz
• Ladungen* – anziehend oder abstoßend: Coulombgesetz
• Kraft auf bewegte Ladungen: Lorentz-Kraft
• *Es gibt keine Ladung ohne Masse
• *Es gibt Massen ohne Ladung
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• Zwischen Ladungen wirken Kräfte • Es gibt zwei Arten von Ladungen: Positive und
Negative Ladungen• Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab,
ungleichnamige ziehen sich an• Im unbehandelten Zustand sind die Körper
elektrisch neutral: Es gibt gleich viele positive wie negative Ladungen.
• Es gibt eine kleinste Ladung, die Elementarladung
Eigenschaften der Ladungen:
![Page 3: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/3.jpg)
Formelzeichen SI Einheit Anmerkung
1 Coulomb, C Ladung
C
Elementarladung,kleinstes Ladungsquantum
Einheit der Ladung, die Elementarladung
,
e
q
C 1060,1 19
![Page 4: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/4.jpg)
Das Coulombgesetz
N 4
12
21
0 r
qqF
1q2qF
F
rUngleichnamige Ladungen ziehen sich an
![Page 5: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/5.jpg)
Das Coulombgesetz
N 4
12
21
0 r
qqF
1q2qF
F
Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab
r
![Page 6: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/6.jpg)
Formel WertEinhe
itAnmerkung
N
Die Coulombkraft ist eine Kraft zwischen zwei
Punktladungen, die in Richtung ihrer
Verbindungslinie wirkt
8,85 10-12 Influenzkonstante
CLadung des ersten
Körpers
CLadung des zweiten
Körpers
r mAbstand zwischen den
Körpern
Das Coulombgesetz
02
2
Nm
C
1q
2q
4
12
21
0 r
qqF
![Page 7: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/7.jpg)
Abstoßung gleichnamiger Ladungen: Das ist die gesuchte, Distanz haltende Kraft!
![Page 8: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/8.jpg)
Eigenschaften der Bausteine der Materie
• Es gibt keine Ladung ohne Masse – Deshalb erfordert die Beschleunigung
geladener Teilchen mechanische Kraft,
• Es gibt Massen ohne LadungamF
![Page 9: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/9.jpg)
Beispiele: Die Elementarteilchen
Teilchen Masse SI Ladung SI
Elektron 0,9109 10-30 kg -1,6022 10-19 C
Proton 1,6725 10-27 kg 1,6022 10-19 C
Neutron 1,6748 10-27 kg 0 C
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Beispiel: NaCl Kristall
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Coulomb-Kräfte zwischen zwei unterschiedlich geladenen Teilchen, z. B. einem Na+ - und einem Cl- Ion
Na Cl
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Aufbau der Ionen:
Cl
Cl-
Elektronen-hülle , 10 -e
Cl Kern, 17 e
Elektronen-hülle , 18 -e
Na+
Na
Na Kern, 11 e
Ladung 1e Ladung -1e
![Page 13: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/13.jpg)
Na Cl
Anziehung zwischen ungleichnamigen Ladungen bei
ClNarrr
Abstoßung zwischen gleichnamigen Ladungen bei
ClNarrr
Kräftegleichgewicht bei
ClNarrr
Nar Cl
r
r
![Page 14: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/14.jpg)
Resultat bei Anordnung in drei Dimensionen: NaCl-Kristall
0,56 nm
0,2 nm
0,18 nm
0,18 nm
![Page 15: Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022082611/56813702550346895d9e8f55/html5/thumbnails/15.jpg)
Zum Aufbau der Materie:
• Die Materie besteht aus Massen und Ladungen, die im dreidimensionalen Raum auf vielfältige Weise kombiniert werden können– Coulomb- und Trägheitskräfte steuern die Struktur auf
atomarer Skala (z. B. Struktur der Moleküle), – Gravitations- und Trägheitskräfte wirken in großen
Dimensionen (z.B. Satellitenbahnen, Planetenbewegung)
• Kräfte werden durch Felder übermittelt• Die Energie bleibt bei allen Vorgängen erhalten
ISS