Freie Ladung
Physik
===== Basiswissen
Als frei bezeichnet man eine elektrische Ladung, die nicht fest an einen Ort gebunden ist und letztendlich durch den alleinigen Einfluss von berührungslos wirkenden elektrischen Feldern bewegt werden kann. Das ist hier kurz vorgestellt.
Beispiele für freie Ladungen
- Elektronen in einem elektrischen Leiter ↗
- Elektronen und positiv geladene Atomkerne in einem Plasma ↗
- Elektronen nach dem Verlassen einer Glühkathode ↗
- Elektronen und Protonen im sogenannten Sonnenwind ↗
- Ionen als Teil von einem Elektrolyt ↗
Ist jedes bewegbare Ladung auch frei?
Nein: die Elektronen in einem normalen trockene Stück Papier zum Beispiel nennt man nicht frei. Troztdem kann man sie bewegen. Wenn man das Papier bewegt, bewegen sich die Elektronen mit. Die Bewegbarkeit alleine ist also noch kein hinreichendes Kriterium für die Freiheit einer Ladung. Wesentlich ist, dass man die Bewegung alleine mit elektrischen Feldern erreichen kann: legt man elektrische Felder an einem Stück Papier an, werden sich die Elektronen in dem Papier nicht wirklich frei bewegen. Sie sind gebunden an ihre jeweiligen Atome. Entsprechende Stoffe nennt man Nichtleiter ↗
Kann die Freiheit begrenzt sein?
Ja: Elektronen in einer Metallplatte kann man mit Hilfe von elektrischen Feldern von außen in der Metallplatte bewegen. Sie können aber bei schwächeren Feldern das Metall nicht verlassen. Sie sind also in ihrer Freiheit durch die Grenze des Metallstückes eingeschränkt. Dennoch bezeichnet man sie als frei. Siehe auch Leiter ↗
===== Grenzfall: Influenz bei Nichtleitern
Papier, Holz, Styropor: legt man an die Atome eines Nichtleiters von außen ein elektrisches an, dann verschieben sich gedanklich die Elektronen innerhalb ihrer Atom mehr hin zu einer Seite. Diese kurze gemeinsame Ortsveränderung vieler Elektronen in einem Nichtleiter könnte man als einen elektrischen Strom auffassen, was aber unüblich ist. Man spricht hier auch nicht von freien Elektronen. Lies mehr unter Influenz ↗