Wie Berechnet Man Die Elementarladung

Physikalische Konstante
Name	Elementarladung
Formelzeichen	${\displaystyle e}$
Größenart	Elektrische Ladung
Wert
SI	i . 602 176634e - 19 C
Unsicherheit(rel.)	(exakt)
Quellen und Anmerkungen
Quelle SI-Wert: CODATA 2018 (Direktlink)

Die Elementarladung (Symbol: ${\displaystyle eastward}$ ) ist die kleinste frei existierende elektrische Ladungsmenge. Die Ladung freier Teilchen und von Materiemengen beträgt entweder Nada oder ein ganzzahliges (positives oder negatives) Vielfaches von ${\displaystyle e}$ . And then besitzen zum Beispiel das Elektron und das Myon die Ladung ${\displaystyle -e}$ , ein Proton und ein Positron besitzen dice Ladung ${\displaystyle +e}$ . Die Quarks des Standardmodells besitzen zwar Ladungen von ${\displaystyle \pm {\tfrac {one}{3}}e}$ oder ${\displaystyle \pm {\tfrac {2}{three}}e}$ , kommen aber nicht als freie Teilchen vor (siehe Confinement).

Die Elementarladung ist eine Naturkonstante. Ihr Wert ist maßgeblich für dice Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung, siehe Feinstrukturkonstante.

Wert [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Wert der Elementarladung beträgt^[1]

${\displaystyle e=ane{,}602\,176\,634\cdot 10^{-19}\,\mathrm {C} \,}$ .

Dieser Wert golden exakt, weil die Maßeinheit „Coulomb" seit 2019 dadurch definiert ist, dass der Elementarladung dieser Wert zugewiesen wurde.^[2] Zuvor war das Coulomb anders definiert und ${\displaystyle due east}$ war eine experimentell zu bestimmende Größe.

Zusammenhang mit anderen Größen [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Durch Multiplikation der Elementarladung mit der Avogadro-Konstante ergibt sich die Faraday-Konstante, die in der Elektrochemie eine Rolle spielt.

${\displaystyle F=N_{\mathrm {A} }\cdot due east\approx 96\,485\,{\frac {\mathrm {C} }{\mathrm {mol} }}.}$

In der Teilchenphysik werden Energien von Teilchen häufig in der Einheit Elektronvolt (eV) angegeben. Ein Elektronvolt ist die Energie, die eine Elementarladung (z. B. ein Elektron) beim Durchlaufen einer Beschleunigungsspannung von 1 Volt erhält. Es gilt die Umrechnung:

${\displaystyle ane\,\mathrm {eV} =due east\cdot 1\,\mathrm {Five} \approx 1{,}602\cdot 10^{-xix}\,\mathrm {J} .}$

Wert in natürlichen Einheiten [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dice Elementarladung gehört nicht zu den Konstanten, die in den natürlichen Einheiten der Teilchenphysik auf 1 gesetzt werden können. Da in diesem System die Konstanten Lichtgeschwindigkeit, reduziertes Plancksches Wirkungsquantum und elektrische Feldkonstante gleich Eins gesetzt werden, ${\displaystyle c=\hbar =\varepsilon _{0}=1}$ , und die Feinstrukturkonstante ${\displaystyle \blastoff }$ als Größe der Dimension Zahl unabhängig vom verwendeten Einheitensystem ist, ist die Elementarladung durch

${\displaystyle \blastoff ={\frac {east^{ii}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}}\Leftrightarrow eastward={\sqrt {4\pi \blastoff \varepsilon _{0}\hbar c}}}$

eindeutig bestimmt. Man erhält dann den Eichkopplungsparameter

${\displaystyle east={\sqrt {4\pi \alpha }}=0{,}302\,822\,12\ldots }$ ^[3]

Geschichte [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dass die Ladung eine feste kleinste Einheit hat, wurde im 19. Jahrhundert aufgrund elektrochemischer Reaktionen vermutet (Faradaysche Gesetze). Nachdem Josef Loschmidt 1865 erstmals die Größe von Luftmolekülen bestimmt hatte, woraus die Avogadro-Konstante abgeleitet werden konnte, gab George Johnstone Stoney 1874 eine erste Abschätzung für die Elementarladung. Präzise bestimmt wurde die Größe der Elementarladung erstmals von dem Physiker Robert Andrews Millikan mit dem nach ihm benannten Öltröpfchenversuch. Unter anderem für diese Arbeit erhielt Millikan 1923 den Nobelpreis.

Weblinks [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

1. ↑ CODATA Recommended Values. National Found of Standards and Technology, abgerufen am 22. Mai 2019. Wert für die Elementarladung in der Einheit Coulomb.
2. ↑ Resolution 1 of the 26th CGPM. On the revision of the International Arrangement of Units (SI). Bureau International des Poids et Mesures, 2018, abgerufen am 13. September 2021 (englisch).
3. ↑ Siehe z. B. Matthew D. Schwartz, Quantum Field Theory and the Standard Model, one. Auflage, S. 818

Source: https://de.wikipedia.org/wiki/Elementarladung

Share this post