Reibungselektrizität

Kurzbeschreibung

Ein Braunsches Elektrometer wird mit einem (Plexi)Glas- bzw. Hartgummistab aufgeladen, den man an Seide bzw. Katzenfell gerieben hat. Die Ladung wird jeweils am Elektrometer "abgestreift".
Reibt man Seide an Plexiglas, so erhält man positive Ladungen am Plexiglas, bei Hartgummi und Katzenfell negative am Hartgummistab.

Betriebsanleitungen: Lampen, Elektrogeräte

Physikalische Erklärung:

Die Reibungselektrizität ist ein Spezialfall der Berührungselektrizität.
Jedes Objekt besteht aus einem Atomverbund. Unter normalen Bedingungen ist bei einem Atom die Anzahl der Elektronen gleich der Anzahl der Protonen, wodurch sich ein elektrisch neutraler, stabiler Zustand ergibt. Werden nun zwei aus verschiedenen Stoffen bestehende Körper in engen Kontakt miteinander gebracht, so laden sich, bedingt durch die unterschiedliche Molekularstruktur und Verschiedenheit der Austrittsarbeit, ihre Grenzflächen durch Elektronenübertritt entgegengesetzt auf. Es entsteht bei der Berührung eine Potentialdifferenz, die sogenannte Kontakt- oder Berührungsspannung. Findet beim nachfolgenden Trennen der Körper kein Ladungsausgleich statt, so gehen sie aus dem Kontakt entgegengesetzt geladen hervor. Je größer die Oberflächen bei der Berührung umso größer ist die Aufladung der beiden Körper. Die durch Kontaktelektrizität erzeugte elektrische Ladung ist sehr klein gegenüber der durch Reibungselektrizität erzeugten elektrischen Ladung. Reibungselektrizität wird erzeugt, wenn sich berührende Oberflächen, wie der Name schon sagt, gegeneinander gerieben werden. Reibungselektrizität kann zwischen Nichtleitern, Nichtleiter und Leiter sowie Leitern auftreten. Die Menge der erzeugten elektrischen Ladung ist dabei weitaus größer als bei der Berührungselektrizität. Erhebungen und Vertiefungen der Oberflache sowie die sich fortlaufenden Änderungen der Reibungsflächen vergrößern die Kontaktfläche. Dadurch wiederum kann sich eine höhere elektrische Ladung ergeben. Werden Objekte gegeneinander gerieben, emittiert die Reibungsfläche Elektronen, Ionen und neutrale Moleküle. Dieses Phänomen wird „Triboemission“ genannt. Das Vorzeichen der Aufladung hängt von der stofflichen Struktur der beiden Körper ab. So kann man eine sogenannte triboelektrische Reihe aufstellen, in der sich jeder Körper der Reihe bei Berührung mit einem nachfolgenden positv und einem vorangehenden negativ auflädt. Hier eine Reihe mit einigen häufig verwendeten Stoffe.
positives Ende
Asbest - Kaninchenfellfell - Glas - Glimmer - menschliches Haar - Nylon - Seide - Baumwolle - Holz - Bernstein - Hartgummi - Schwefel - Polyester - Zelluloid - Polyethylen - PVC – Silikonkautschuk
negatives Ende
Reibungselektrizität kann jedoch auch bei Stoffen aus dem gleichen Material auftreten, wenn sie unterschiedlich groß sind oder ihre Oberflächenbeschaffenheit unterschiedlich ist. Ein Beispiel für diese sogenannte asymmetrische Reibung ist das Phänomen, dass Eispartikel unterschiedlicher Größe in einer Wolke durch Reibung eine elektrostatische Entladung, den Blitz verursachen.

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