Charge is Quantised — Q = Ne
Stellen Sie eine Ladung ein und sehen Sie sie durch die Elementarladung geteilt. Kommt eine ganze Zahl heraus, werden Ihnen so viele Elektronen gezeigt; kommt keine heraus, wird Ihnen der Bruchteil eines Elektrons gezeigt, den es nicht geben kann.
So benutzt du diese Simulation
- Ziehen Sie den Ladungsregler und beobachten Sie, wie N = Q/e sich aktualisiert
- Drücken Sie 1,6×10⁻¹⁸ C für eine glatte ganze Zahl von Elektronen
- Drücken Sie 1,6×10⁻²⁰ C, um eine Ladung kleiner als das Quantum selbst zu sehen
- Drücken Sie 1,8×10⁻¹⁸ C für einen Wert, der zu einem Bruchteil führt und damit unmöglich ist
Worauf du achten solltest
- Nur ganzzahlige Werte von N entsprechen einer physikalisch möglichen Ladung
- 1,6 × 10⁻²⁰ C wäre ein Zehntel Elektron — unterhalb des Quantums und damit ausgeschlossen
- 1,8 × 10⁻¹⁸ C ergibt 11,25 Elektronen, und das übrige Viertel macht den Wert unmöglich
- Die kleinste zulässige Ladung ungleich null ist e selbst, bei N = 1
- Große Ladungen haben ein so riesiges N, dass die Quantelung nicht mehr sichtbar ist
Die Physik dahinter
Ladung tritt nur in ganzzahligen Vielfachen der Elementarladung e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C auf, sodass jede beobachtbare Ladung Q = Ne mit ganzzahligem positivem N erfüllt. Eine vorgeschlagene Ladung durch e zu teilen ist daher ebenso Prüfung wie Rechnung: 1,6 × 10⁻¹⁸ C ergibt N = 10 und ist zulässig, während 1,6 × 10⁻²⁰ C ein Zehntel Elektron erforderte und nicht auftreten kann. Das Quantum ist so klein, dass alltägliche Ströme N-Werte ab etwa 10¹⁸ umfassen, weshalb Ladung außerhalb des Labors kontinuierlich wirkt.