Gesamtladung

Gesamtladung bezeichnet die algebraische Summe aller elektrischen Ladungen in einem abgeschlossenen System oder in einem bestimmten Teilraum. Sie wird oft mit Q bezeichnet und ist eine fundamentale Eigenschaft vieler physikalischer und chemischer Systeme. In diskreter Form gilt Q = Σ q_i, wobei q_i die einzelnen Ladungen sind. Bei kontinuierlichen Ladungsverteilungen beschreibt die Ladungsdichte ρ(r) die Gesamtladung durch Q = ∫_V ρ(r) dV über ein Volumen V; bei flächenhaften Verteilungen Q = ∮ σ dA über eine Fläche A mit Oberflächenladungsdichte σ.

Die Einheit der Gesamtladung ist das Coulomb (C). Die Gesamtladung ist eine extensive Größe: Sie addiert sich mit dem Umfang des betrachteten Systems. In isolierten Systemen bleibt sie durch das Prinzip der Ladungserhaltung konstant. In der Elektrostatik ist sie über das Gauss-Gesetz mit dem Felddurchschnitt verknüpft: ∮ E·dA = Q_enclosed / ε0.

Neutralität und Beispiele: Ein neutrales Atom hat zum Beispiel eine Gesamtladung Q = 0, da Anzahl der Protonen und Elektronen gleich ist. Ionen besitzen eine Nettoladung Q ≠ 0. In Lösungen und makroskopischen Proben strebt die Gesamtnetto-Ladung häufig gegen Null, weil positive und negative Ladungen gegeneinander ausgeglichen werden, doch in speziellen Situationen können Überschussladungen vorhanden sein (z. B. in kolloiden oder belasteten Proben).

Relevanz: Die Gesamtladung spielt eine zentrale Rolle in der Physik (Elektrostatik, Felder, Gauss’sches Gesetz), der Chemie (Ionenspektrum, Reaktionspartner), der Elektronik (Ladungsspeicherung in Kondensatoren, Halbleiterzustände) und in vielen Anwendungsgebieten wie Plasmen und Kosmologie.