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NEXUS Magazin 3, März-April 2006

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Falsche Konzepte über statische Elektrizität

Einige wissenschaftliche Standardlehrwerke enthalten kleine Fehler, die das Verständnis der Lernenden erschweren. Statische Elektrizität ist eins der Themen, bei dem sich diese Probleme häufen. Da solche Fehler in Lehrwerken wie Viren zu agieren scheinen, die unseren Verstand infizieren können, hoffe ich, dass der folgende Beitrag in diesem Sinn wie ein Antivirus wirken wird. Er sollte denen, die ihn lesen, helfen, und mit ein wenig Glück könnte der Inhalt meines Artikels sich genauso über Mundpropaganda verbreiten, wie es die Viren tun. Meine Argumente könnten nach und nach an Bekanntheit gewinnen, und so viele Menschen gegen falsche Vorstellungen immun machen.

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Alltägliche „statische Elektrizität“ bedeutet enorme Spannungen. Der winzigste „statische Funke“ wird von etwa 1.000 Volt verursacht. Länger anhaltende Funken an Autotüren oder Türgriffen können auf eine Spannung von 10.000 Volt hinweisen.

Elektronenverdichtung

Ist dies also ein Fall von Elektronenverdichtung? Nicht ganz. Es ist eigentlich gar keine Verdichtung. Es ist ein Ungleichgewicht zwischen der Menge positiv und negativ geladener Teilchen, die bereits vorhanden sind. Die elektrischen Partikel waren also schon da, sie brauchten sich nicht mehr zu sammeln oder zu verdichten. Es ist vielmehr ein „ins Ungleichgewicht bringen“, etwas, das bei großen Mengen entgegengesetzt geladener Teilchen vorkommt, die sich bereits in der Materie befinden.

Kontaktelektrisierung könnte man am ehesten als „Dehnung von Atomen“ bezeichnen. Wenn wir Atome nehmen und ihre Elektronen und Protonen auseinander ziehen könnten, dann würden wir ein Ladungsungleichgewicht, also „statische Elektrizität“, erzeugen.

Es stimmt, dass bei Reibungselektrizität oder Elektrisierung durch Kontakt normalerweise nur die negativen Elektronen von einer Oberfläche zur anderen wandern. Aber diese Elektronenwanderung erzeugt zwei Regionen mit unausgeglichener Ladung, nicht nur eine. Wenn die negativ geladenen Teilchen von den positiv geladenen weggezerrt werden, dann sind die Teilchen nicht mehr nahe beieinander und können sich nicht mehr gegenseitig ausgleichen. Deshalb bilden sich beim Erzeugen eines Ladungsungleichgewichts sowohl gleiche als auch verschiedene Regionen ungleicher Ladung. Wenn man bei einem neutralen Gegenstand die Elektronen entfernt, bleiben die Protonen zurück.

Auch wenn es die negativ geladenen Teilchen sind, die die Wanderung ausführen, heißt das nicht, dass die positiv geladenen bedeutungslos sind. Vor der Trennung ist die Menge an positiv und negativ geladenen Teilchen in einem Stoff gleich groß. Die positiv geladenen gleichen die negativ geladenen aus, und umgekehrt. Nach der Trennung sind die positiv geladenen Teilchen genauso wichtig wie die negativ geladenen. An einer Stelle hat man nun mehr Protonen als Elektronen, diese Stelle ist also positiv geladen. An einer anderen Stelle ist es genau umgekehrt, sie ist negativ geladen. Es hat keine „Verdichtung von Elektronen“ stattgefunden: Wir haben ein Ungleichgewicht, eine Unausgeglichenheit, ein Auseinandergezogensein, eine Trennung von Gegensätzen, die sich normalerweise gegenseitig neutralisieren.

Eine angemessene Bezeichnung für statische Elektrisierung wäre also „Ladungstrennung“. Man bedenke: Wenn man die positiv und negativ geladenen Teilchen wieder zusammenführen würde, was würde mit der „Verdichtung der Elektronen“ passieren? Nichts. Denn es gab nie eine Verdichtung. Führt man die zwei gegensätzlichen Ladungen wieder zusammen, dann wird das Gleichgewicht wieder hergestellt, und der Gegenstand ist wieder neutral und nicht elektrisch geladen.

Elektrostatik und Materie

Eigentlich bestehen Gegenstände sogar aus Ladung. Wir sprechen über Materie, als hätte sie nur am Rande mit Elektrizität zu tun. Wenn wir uns jedoch näher mit den Eigenschaften von Materie auseinander setzen, wird uns bewusst, dass Gegenstände ja aus Atomen bestehen, die ihrerseits wiederum aus positiv und negativ geladenen Teilchen bestehen.

Materie ist nicht elektrisch? Nein, ganz im Gegenteil. Elektrische Ladung ist der Hauptbestandteil aller Atome. Deshalb besteht Materie aus ausgeglichener elektrischer Ladung. Wenn wir entgegengesetzte Ladung ausgleichen, indem wir positive und negative Ladung zusammenbringen, erhalten wir dann etwa nichts? Falsch. Wir erhalten Materie. Positive Protonen plus negative Elektronen ergeben neutrale Atome.

Kommentare

27. März 2009, 15:23 Uhr, permalink

GENSER Ernst

S. g. Autoren,
kann statische Elektrizität auch durch starke Gas/Flüssigkeitsbewegungen ausgelöst werden?
Etwa wenn Gas mit hohem Druck aus Düse in Raum geblasen wird, oder bei rascher Flüssigkeitsbewegung wie Wasserfällen?
lg
ernst

09. April 2018, 13:01 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Ich habe eine Frage: Wenn ich mir die schematischen Darstellungen von gleichspannung und Wechselspannung anschaue dann klingeln bei mir die Glöckchen. Sinusförmige Wechselspannung aus der Steckdose der von +230 volt an höchster Stelle wieder abfällt und über Null nach - 230 volt wandert ist mit seinen halbwellen zeitlich jeweils um die länge (Dauer), der entgegengesetzten verschoben. Nimmt man eine Schere und schneidet an der nullliene entlang erhält man zwei verschiebbare "pole". Schiebe Ich nun die eine Seite also meinetwegen die sinus Seite um eine halbwellen nach vorn oder zurück erhalte ich im Prinzip eine gepulste positive +230v halbwelle die exakt zeitgleich zur gepulste Sinushalbwelle ausstößt, oder in anderen Worten, sie liegen genau übereinander. - 230 +230 ergibt für mich null. Wenn eine abgegebene leistungsphase also eine halbwelle von 0v ¬ 230v und wieder zurück auf 0v von mir aus einen Euro kosten würde und ich nach jeder halbwelle in Richtung meines Verbrauchers wieder eine halbwelle (von 0v - - 230v und zurück auf 0v) zurück zur Steckdose schiebe und das ganze wieder zurück bekomme und wieder zuruckschiebe und und und mit einer Frequenz von 50hz dann schiebe ich doch bloß immer wieder einen Euro won einer tischkante zur gegenüberliegenden tischkante, aber es wird niemals mehr als dieser eine Euro sein weil ich das geborgte nach Benutzung wieder zurückgebe und mir nochmal borge und wieder zurück gebe...... Ein Mann will eine Fracht von München nach Berlin bringen, der man heißt gleichspannung, in seinem Rucksack befindet sich gleichspannung. Er läuft seinen Weg von München nach Berlin und wird mit einem Dankeschön von Berlin nach München zurückgeschickt. Ohne rast lief er geradewegs seinen Weg hin und zurück. Ein anderer Mann, sein Name ist Wechselspannung, soll am nächten Tag dieselbe Arbeit machen. In seinem Rucksack ist Wechselspannung. Der Mann soll eine Lieferung von München nach Berlin bringen, er läuft los und dreht sofort wieder um ohne das er das Ziel in Berlin erreicht hat. Und dennoch kommt aus Berlin ein Dankeschön nach München. Warum? Hat er vielleicht Helfer die sich über die gesamte Strecke immer dapositionieren wo er aprupt umdreht? Möglich, aber dann müssten sie ja alle einen Rucksack voller Wechselspannung haben, bloß wer hat sie ihnen gegeben? Und wie konnte der erste bote der nicht mal aus München rausgekommen ist ein Dankeschön von Berlin erhalten das er in München ausrichten soll? Wie sind bote Nr eins positiv (Herr Wechselspannung und Verbraucher in Berlin miteinander in Kontakt getreten? Vielleicht hat Herr schutzleiter alias Erde ja irgendwas damit zu tun. Herr Gleichspannung brauchen wir ja nicht zu fragen, der kennt Herrn schutzleiter ja gar nicht. Also bei mir schreit da alles auf und tausend Hände klatschen mir mit voller Wucht vor die Stirne als wollten sie mir irgendwas sagen. Und ich würde mich auch nicht damit zufrieden geben wollen wenn man mir sagt Wechselstrom und Gleichstrom bestehe aus + männlich und -weiblich denn wenn wir anstelle des Verbrauchers in berlin einfach das braune und das blaue Kabel verbinden dann wird das blaue Kabel plötzlich zu einem braunen, denn dann haben wir einen Leiter von München nach Berlin und wieder nach München zurück. Das selbe gilt doch auch für die Gleichspannung. Und ich finde das die physikalische flussrichtung irgendwie auch Sowas schreit. Und wie sieht es aus mit der ein Puls Einweg schaltung, angeblich fehlt die negative halbwelle, ich wollte schon immer wissen wie noch dem Verbraucher dann das ich nenn es mal minus aussieht, es fehlt ja in sämtlichen schematischen Darstellungen. Oder was auch gut ist, die Glättung mit einem sie Kondensator nach einer Brückengleichrichtung. Sie füllt ja die Täler auf und macht die spannungsverlauf fast linear, nur wo kommt dieses plus an Energie denn plötzlich her? Ob sinus ob minus ob gleich ob Wechsel letztendlich kann ich doch an jede stelle ein Verbraucher einbauen oder eine Schlaufe legen. Ich habe das Gefühl das ist ein verarscht zu werden, und ich wette da bin ich nicht der einzige. Zum Schluss noch ein Zitat: Wechselstrom schließt sowohl positive als auch negative Spannungen ein, die wie in einer gleichmäßige Sinuskurve (sinusförmige Welle) steigen und fallen. Er kann Energie schneller und weiter übertragen, ohne Energie zu verlieren.... Haha

09. April 2018, 13:12 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Bei wem es noch nicht leuchtet dem geb ich mal noch einen schubsen mit dem sogenannten netzfilter: zitat ;Ein Netzfilter ist eine elektrische Schaltung, die sowohl elektrische Störungen von elektronischen Geräten in das öffentliche Stromversorgungsnetz begrenzt (Funkentstörung)

09. April 2018, 13:20 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Wechselstrom aus der Steckdose, ohne Anfang, ohne ende, von plus zu minus und zurück, wie eine Drehung. Da hab ich bildlich vor Augen wie die axial Bewegung eines rotors physikalisch auf eine lineare umgewandelt wird, bloß das man uns hier irgendwie versucht weiß zu machen das die pleuelstange sehr viel Energie verschwinden lässt.

09. April 2018, 13:25 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Vielleicht bin ich auch einfach nur dämlich

09. April 2018, 13:42 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Einen hab ich noch : zitat aus wikipedia: üher benötigten private Verbraucher für Beleuchtung, Radiogeräte, und Fernseher nur geringe Energiemengen. Meist wurde in Privathaushalten nur eine Phase (Außenleiter) des in Europa üblichen Dreiphasenwechselstroms mit 400 V (früher 380 V) Netzspannung und einer Netzfrequenz von 50 Hz gegen den Neutralleiter angeschlossen. So wurden 230 V (früher 220 V) Wechselstrom, auch als Lichtstrom oder Haushaltstrom für die Steckdosen (in Deutschland und Österreich Schuko, in der Schweiz SEV 1011) bereitgestellt.[1]

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