Ein Elektron ist ein negativ geladenes stabiles Elementarteilchen. Zusammen mit Neutronen und Protonen ist es eines der drei Subpartikel, aus denen ein Atom besteht. Aus diesem Grund kann es auch als subatomares Teilchen definiert werden. Es ist Teil der Gruppe der Leptonen.
Sie können in einem freien Zustand (ohne an ein Atom gebunden zu sein) oder an den Kern eines Atoms gebunden sein.
Die Penning-Falle wird häufig verwendet, um diese Art von Partikeln zu messen .
Elektronen existieren in Atomen in Kugelschalen verschiedener Radien. Diese kugelförmigen Schichten repräsentieren Energieniveaus. Je größer die Kugelschale ist, desto größer ist die in diesem Elementarteilchen enthaltene Energie.
Elektrische Energie
In elektrischen Leitern sind Stromflüsse die Elektronen von Atomen, die einzeln von einem Atom zum anderen in Richtung des negativen Pols zum positiven Pol des elektrischen Leiters zirkulieren. Es ist das, was wir elektrische Energie oder Elektrizität nennen.
Obwohl sie normalerweise Teil von Atomen sind, gibt es Elektronen, die im Vakuum Strahlen bilden oder sich unabhängig durch Materie bewegen.
In Halbleitermaterialien wird durch die Bewegung dieser Unterpartikel auch elektrischer Strom erzeugt.
Elektronische elektrische Ladung
Die Ladung eines Elektrons beträgt 1,60 × 10 –19 C.
Die Menge der elektrischen Ladung wird nicht als Ladung eines einzelnen Teilchens gemessen, da sie extrem klein ist. Stattdessen wird das Coulomb mit dem Symbol C verwendet. Das Coulomb ist die Standardeinheit für die Menge der elektrischen Ladung. Ein Coulomb repräsentiert ungefähr 6,24 × 10 18 Elektronen.
Die Ladung eines einzelnen dieser Teilchen wird als Einheit der elementaren elektrischen Ladung betrachtet. Es hat eine negative Polarität, daher sagen wir, dass es eine negative elektrische Ladung hat.
Aus physikalischer Sicht haben Protonen und Elektronen die gleiche Elementarladung, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen. Das Proton ist positiv geladen.
Wie wurde es bestimmt? Millikan Oil Drop Experiment
Der Zweck des Öltropfenexperiments von Robert Millikan und Harvey Fletcher bestand darin, die Ladung eines einzelnen Elektrons zu bestimmen. Dazu ließen sie einen kleinen Tropfen Öl zwischen zwei Kondensatorplatten schwimmen.
Sie fanden heraus, dass die gemessenen Werte immer ein Vielfaches derselben Last waren. Sie interpretierten dies als Ladung eines einzelnen Elektrons: 1.602 × 10 −19 Coulomb.
1923 gewann Millikan den Nobelpreis für Physik.
Elektronenmasse
Seine Masse beträgt ca. 9,11 x 10 -31 kg.
Elektronen, die sich mit einem nennenswerten Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegen, haben aufgrund relativistischer Effekte eine höhere Masse. Das heißt, die Masse des Elektrons nimmt nach Albert Einsteins Vorhersagen mit der Geschwindigkeit zu.
Geschichte und Entdeckung
Das Elektron war das erste entdeckte Elementarteilchen.
1895 zeigte Jean Perrin bei der Analyse der elektrischen Ladung der sogenannten Kathodenstrahlen, dass sie eine negative Ladung trugen.
Joseph John Thomson gelang es, die spezifische Ladung der Partikel zu bestimmen. 1906 gewann Thomson den Nobelpreis für Physik.
Millikan nutzte Thomsons Arbeit, um das Öltropfenexperiment durchzuführen. In diesem Experiment konnte er die Last und die Masse messen
Die Produktion freier Elektronen hat zur Entwicklung der Elektronik geführt.
