Elektrische Ladungen und Felder Im Vakuum

Zusammenfassung

In unseren Eingangskapiteln haben wir eine Reihe von unterschiedlichen Kräften kennengelernt, z.B. die Gewichtskraft, die elastische Kraft, die elektrische und die magnetische Kraft etc. Wir hatten gesehen, daß die Quelle der Gewichtskraft — oder allgemeiner der Gravitationskraft — die Masse ist. Woher rühren aber nun zum Beispiel die elastischen Kräfte? Wenn wir einen Stab dehnen bzw. stauchen, müssen wir Anziehungs- bzw. Abstoßungskräften entgegenwirken. Das Auftreten solcher Kräfte scheint zunächst merkwürdig, da der Stab bei Atomdurchmessern von 10⁻¹⁰ m und Kerndurchmessern von 10⁻¹⁵ m praktisch „leer“ ist. Die Stabilität der Materie beruht auf elektrischen Kräften: Materie hat neben der Eigenschaft „Masse m“ auch eine Eigenschaft „Ladung Q“. Diese führen im atomaren Bereich zu Kräften, die wesentlich größer als Gravitationskräfte sind. Für zwei Protonen im Ab-stand 5 • 10⁻¹¹ m (Atomradius) findet man F _elektr ≈ 10⁻⁷ N und F _Grav ≈ 10⁻⁴³ N, also F _elektr/F _Grav ≈ 10³⁶. Stellt man sich ein Atom als einfaches Planetenmodell vor (Fig. 29.1), so besteht offensichtlich ein Gleichgewicht zwischen elektrischer Anziehung und Zentrifugalkraft. Genauer werden wir hierauf später im Rahmen des Bohrschen Atommodells eingehen. Da zwischen der Gravitation und der elektrischen Wechselwirkung viele Analogien bestehen, führt man auch hier den Begriff der Feldstärke und des Potentials ein.