Elektrostatik , wieso zieht der geladene Stab Papier an?
Wenn man einen Plastikstab an Fell auflädt wieso zieht er dann Papierschnipsel an? Ladungsverschiebung funktioniert doch nur in Metallen?
2 Antworten
Auch Nichtleiter bestehen aus Atomen mit Elektronen. Im Gegensatz zu z.B. Metallen haben sie nur extrem wenige freie Elektronen. Die Aufladung bei 2 Nichtleitern geschieht an der Oberfläche durch Elektronenübergang. Den Vorgang nennt man Helmholz-Prinzip, bei dem sich ein thermodynamisches Gleichgewicht bei Berührung unterschiedlicher Stoffe herstellt. Vereinfacht gesagt sind die Elektronen bei unterschiedlichen Stoffen unterschiedlich beweglich in Abhängigkeit von der Temperatur. Reibung ist aber dabei nicht zwingend notwendig sondern Mittel zum Zweck, um einen möglichst geringen Abstand der beiden Stoffe herzustellen. Der geladene Plastikstab zieht deshalb die Papierschnipsel an, weil sie unterschiedlich elektrische Ladungen haben. Die Papierschnipsel sind zunächst elektrisch neutral und wenn der hochaufgeladene Stab in die Nähe kommt wirkt ein Influenzprinzip (Ladungsverdängung), wobei die Schnipsel sich leicht gegenteilig aufladen. Die Papierschnipsel bleiben natürlich nicht ewig am Stab kleben, da die extreme Stabaufladung sich nicht lange halten kann, sondern über die feuchte Luft sich auf ein unkritisches Maß entläd und die Anziehkräfte entsprechend schwinden.
Durch Reibung laden kann man nur Nichtleiter.
Dies ist leider falsch. Auch el. Leiter lassen sich aufladen. Nur in der Praxis bekommt man davon meistens nichts mit weil die Ladung gleich zur Erde abgeleitet wird. Die Feldspannung ist meist min. Faktor 10 geringer. Beispiel: PE-Schutzfolie von Edelstahl blech abgezogen. Die Ladung im Blech geht bei direkter Berührung über den gleich zur Erde ab.
Dies ist nicht richtig! Grundsätzlich laden sich alle Stoffe ob Leiter oder Nichtleiter auf. Die häufigste Aufladung geschieht durch die sogenannte Triboelektrizität sprich früher Reibungselektrizität genannt. Wenn 2 unterschiedliche Stoffe mit unterschiedlicher Elektronegativität sich möglichst eng aneinander kommen (im nm-Bereich), dann wandern die Oberflächenelektronen von dem Stoff mit der höheren Elektronegativität, der sich dann positiv in Folge aufläd, zu dem anderen Stoff, der sich negativ aufläd. Erst nach dem Trennen der beiden Stoffe wirken die hohen Spannungen. - Ich habe mal einen Versuch gemacht mit einem leitenden Metallblech und einer flachen Kunststoffkiste. Das Metallblech war die Ablage von einem gegen Erde isolierenden Transportwagen. Nach dem Reibungsvorgang hatte sich die PP-Box auf >10kV und der Wagen auf immerhin 2kV aufgeladen. Mein Kollege, der den Wagen dann als elektrisch neutraler Gegenstand berührt hatte, hat dann eine "geputzt" bekommen. Das Problem bei leitenden Gegenständen ist, dass die Ladung blitzschnell meistens gegen Erde wieder abgeleitet ist.
Der Stab ist ja auch ein Nichtleiter, das Papier auch. Keine freien Elektronen, also wieso bewegt sich das Papier?