Elementarladung


Elementarladung

Physikalische Konstante
Name Elementarladung
Formelzeichen $ e\, $
Größenart Elektrische Ladung
Wert
SI $ 1{,}602\,176\,565 \cdot 10^{-19} \mathrm{C} $
Unsicherheit (rel.) $ 2{,}2 \cdot 10^{-8} $
Quellen und Anmerkungen
Quelle SI-Wert: CODATA 2010 (NIST)

Die Elementarladung ist die kleinste frei existierende elektrische Ladung. Der Wert dieser physikalischen Naturkonstante wird meistens mit e bezeichnet und beträgt:[1]

$ e = 1{,}602\,176\,565(35)\cdot 10^{-19}\ \mathrm{C} $

(also mit einer geschätzten Standardabweichung von 0,000 000 035 · 10−19 C).

Für die Maßeinheit Coulomb gilt somit

$ 1\ \mathrm{C} = 1\ \mathrm{A}\cdot 1\ \mathrm{s} $ oder etwa $ 6{,}24 \cdot 10^{18} $ Elementarladungen.

Positive wie negative Ladungen treten stets als ganzzahlige Vielfache der Elementarladung auf. Ein Elektron hat die Ladung −e. Ein Proton hat die Ladung +e. Die Quarks des Standardmodells besitzen zwar Ladungen von e/3 oder 2e/3, werden aber nur in Kombinationen beobachtet, die insgesamt ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung haben. In der Welt der Superstringtheorien sind noch weitergehende Unterteilungen der Elementarladung möglich.

Der Wert der Elementarladung ist maßgeblich für die Stärke der Elektromagnetischen Wechselwirkung. Genauer gesagt fließen – neben im Internationalen Einheitensystem fixen Größen – die Elementarladung und das Plancksche Wirkungsquantum in die Feinstrukturkonstante, die Kopplungskonstante der elektromagnetischen Wechselwirkung, ein.

Experimentell wurde die Größe der Elementarladung erstmals präzise von dem Physiker Robert Andrews Millikan in dem nach ihm benannten Öltröpfchenversuch bestimmt. Unter anderem für diese Arbeit erhielt Millikan 1923 den Nobelpreis. Moderne Bestimmungen der Feinstrukturkonstanten und damit der Elementarladung bedienen sich z. B. des Quanten-Hall-Effektes.[2]

Zusammenhang mit anderen Größen

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

Weblinks

Einzelnachweise

  1. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 17. Juni 2011. Wert für die Elementarladung in der Einheit Coulomb
  2. NIST: The fine-structure constant and quantum Hall effect