Unter Stromfluss verstehe ich, wenn sich freie Elektronen gemeinsam in eine bestimmte Richtung durch einen Leiter bewegen. Wenn ich den Strom durch einen Draht verdoppele und dabei die Elektronen sehen könnte, was würde ich dann beobachten: a) Die Elektronen bewegen sich schneller oder b) Es sind mehr Elektronen unterwegs Oder gar beides?
Es kommt darauf an, ob der Mehrstrom durch mehr Spannung, oder weniger Widerstand erzielt wurde.
> Ui, jetzt schon Prüfung???
Aus dem Alter bin ich raus. Es ist nur eine dieser Kinderfragen, die
mein Sohn gestern stellte wo mir bewusst wurde, daß ich noch nie darüber
nachgedacht habe.
Mir genügte bisher die Vorstellung "viel Strom" = "viele Elektronen".
Aber aufgrund seiner Frage fiel mir dann ein, daß bei einem Kondensator
"viele Elektronen" = "viel Volt" bewirken. Was mich aber bei der Frage
nach der Stromstärke im Leiter nicht wirklich weiter bringt.
Deswegen fand ich seine Frage gar nicht so dumm.
> Es kommt darauf an, ob der Mehrstrom durch mehr Spannung, oder > weniger Widerstand erzielt wurde. Wie kann man sich das bildlich vorstellen? Ich meine, es sollte doch keine Rolle spielen, warum sich der Strom erhöht. Der Leiter weiss doch nichts davon, ob ich nun die Spannung erhöht habe oder ob ich irgendwo einen Widerstand verringert habe. Der Leiter "spürt" doch nur die Stromstärke, nicht die Spannung.
Im Endeffekt beides. Strom ist Ladung durch Zeit. Ladung ist im Fall von Elektronen proportional zur Anzahl (Coulomb-Konstante). Wenn du einen Querschnitt durch den Draht beobachtest, kommen da beim doppelten Strom auch doppelt so viele Elektronen durch. Um in einer gegebenen Zeit mehr Elektronen durch einen gegebenen Querschnitt hindurch zu bekommen, gibt es zwei Möglichkeiten: a) die Elektronen sind dichter beieinander b) die Elektronen bewegen sich schneller a) kann es nicht sein, denn das würde bedeuten, daß die Dichte des Elektronengases am Querschnitt größer würde. Da wir den Querschnitt an jede beliebige Stelle legen können, müßte die Dichte überall größer sein, sprich es gäbe einen globalen Elektronenüberschuß. Ergibt keinen Sinn. Für b) spricht noch etwas anderes. Maßgeblich für die Geschwindigkeit der Elektronen ist die elektrische Feldstärke. Für einen elektrischen Leiter gilt das Ohmsche Gesetz: U ~ I. Beim doppelten Strom fällt doppelt so viel Spannung ab. Ergo verdoppelt sich auch die Feldstärke. Ergo bewegen sich die Elektronen schneller.
Hier ist es auch noch schön erklärt, unter dem Punkt "Elektronengeschwindigkeit im metallischen Leiter" http://elektroniktutor.de/elektrophysik/strom.html
Axel S. schrieb: > a) die Elektronen sind dichter beieinander > b) die Elektronen bewegen sich schneller > > a) kann es nicht sein, denn das würde bedeuten, daß die Dichte des > Elektronengases am Querschnitt größer würde. Dazu müssten auch auf einmal mehr Elektronen im Leitungsband vorhanden sein. Wo sollen die auf einmal herkommen? Aus den inneren Elektronenorbitalen? Dazu müssten sie Energie aufnehmen. Der Leiter wäre dann wie ein Kondensator. Zusätzlich müsste dann auch einen Sprung im Innenwiderstand des Leisters zu messen sein. All das ist nicht der Fall. Also kann es nur Punkt b) von Axel bzw Punkt a) des Originalthreads sein Stefan U. schrieb: > a) Die Elektronen bewegen sich schneller > oder @Axel: war etwas verwirrend das dein Punkt b) dem Punkt a) des Originalthreads entspricht :-)
klar kann es beides sein. Beispiel a): ohmscher Widerstand. Den doppelten Strom erreicht man durch doppelte Feldstärke und damit doppelte Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger. Beispiel b) Fotodiode. Den doppelten Strom erreicht man durch doppelte Einstrahlungsstärke und damit doppelte Anzahl freier Ladungsträger.
Der Andere schrieb: > Dazu müssten sie Energie aufnehmen. Der Leiter wäre > dann wie ein Kondensator. Kondensator nein, fehlt die Ladungstrennung. Energie Thermisch zuführen, zB. mittels Stromfluss => Achim S. schrieb: > klar kann es beides sein.
Stefan U. schrieb: > Unter Stromfluss verstehe ich, wenn sich freie Elektronen > gemeinsam in > eine bestimmte Richtung durch einen Leiter bewegen. > Und das ist leider völlig falsch! Ein Strom benötigt keinen Leiter, der geht sogar durch ein Vacuum....
Axel S. schrieb: > b) die Elektronen bewegen sich schneller Das klingt erst mal gut. Das heißt aber auch, daß nach dem Einschalten der Strom am Ende des Leiters schneller ankommt, wenn ein größerer Strom eingeschaltet wird. Aus anderen Threads hier habe ich gelernt, daß der Strom am Ende des Leiters mit Lichtgeschwindigkeit mal Verkürzungsfaktor für den jeweiligen Leiter ankommt, und das unabhängig von der Stromstärke. MfG Klaus
Klaus schrieb: > Axel S. schrieb: >> b) die Elektronen bewegen sich schneller > > Das klingt erst mal gut. Das heißt aber auch, daß nach dem Einschalten > der Strom am Ende des Leiters schneller ankommt, wenn ein größerer Strom > eingeschaltet wird. Nein, der Leiter ist ja gut gefüllt. > Aus anderen Threads hier habe ich gelernt, daß der > Strom am Ende des Leiters mit Lichtgeschwindigkeit mal Verkürzungsfaktor > für den jeweiligen Leiter ankommt, und das unabhängig von der > Stromstärke. So ist das auch.
Achim S. schrieb: > Beispiel b) Fotodiode. Den doppelten Strom erreicht man durch doppelte > Einstrahlungsstärke und damit doppelte Anzahl freier Ladungsträger. Der TO sprach aber von einem Leiter, nicht von einem unterschiedlich dotiertem Halbleiter mit PN Übergängen die von aussen mit Licht bestrahlt werden.
Wenn Du an einer Wasserleitung den Hahn weiter aufdrehst, erhöht sich dann die Wassermenge in der Leitung? - oder die Fließgeschwindigkeit des Wassers? In Metallen verhält sich das "Elektronengas" wie das Wasser in der Leitung: also als inkompressibles Medium. Die Dichte bleibt konstant. Elektronen selbst bewegen sich in Metallen relativ langsam. Schnell, in Bruchteilen der Lichtgeschwindigkeit angebbar, bewegt sich die "Druckwelle", die durch Spannungsänderung bzw. ein Signal auf den Leiter gegeben wird. (nur im Vakuum bei einer Elektronenröhre, da ist es etwas anders)
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Peter R. schrieb: > Wenn Du an einer Wasserleitung den Hahn weiter aufdrehst, erhöht sich > dann die Wassermenge in der Leitung? - oder die Fließgeschwindigkeit des > Wassers? Eine halb zugefrorener Leitung. Ändert aber auch nichts an der Gesamtmenge. Flüssiges kann sich halt bewegen, das gefrorene.... kann man auftauen.
Vielen Dank für eure Antworten. Ich halte fest, daß normalerweise b) zutrifft. Das die freien Elektronen überraschend langsam fließen, wußte ich bereits.
Der Andere schrieb: > Dazu müssten auch auf einmal mehr Elektronen im Leitungsband vorhanden > sein. Wo sollen die auf einmal herkommen? Aus den inneren > Elektronenorbitalen? Dazu müssten sie Energie aufnehmen. Der Leiter wäre > dann wie ein Kondensator. Zusätzlich müsste dann auch einen Sprung im > Innenwiderstand des Leisters zu messen sein. Der Schluss den du ziehst ist denke ich für die vorliegenden Situation richtig aber das Argument finde ich unplausibel. Die Energieniveaus in Festkörpern bilden innerhalb der Bänder ein Kontinuum -- mit Sprung "muss" da gar nichts sein. Energie aufnehmen müssen die auch nicht; nur für den kurzen Moment, in dem sie zum Beispiel von einem Atomrumpf zum nächsten "hüpfen". Das ist nicht notwendigerweise so einfach von außen zu beobachten. > Ich halte fest, daß normalerweise b) zutrifft. Da ihr verwirrenderweise zwischendrin die Bedeutung von a und b vertauscht habt weiß man jetzt nicht so genau was das heißt, aber ja, unter normalen Umständen heißt höherer Strom = höhere Driftgeschwindigkeit der Elektronen im Leitungsband.
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Sven B. schrieb: > für den kurzen Moment, in dem sie zum Beispiel von einem Atomrumpf zum > nächsten "hüpfen". Das würde aber bedeuten, daß der Leitungsmechansimus wie bei einem dotierten Halbleiter funktionieren würde.
Der Andere schrieb: > Sven B. schrieb: >> für den kurzen Moment, in dem sie zum Beispiel von einem Atomrumpf zum >> nächsten "hüpfen". > > Das würde aber bedeuten, daß der Leitungsmechansimus wie bei einem > dotierten Halbleiter funktionieren würde. Ja, sorry -- es funktioniert nicht so. Ich wollte nur sagen, dass das zitierte Argument nicht ausreicht um zu begründen warum nicht.
Die Frage beschreibt ja zwei Situationen. Erste Situation: Er hat eine Spannung ein Leiter und es fliesst ein Strom X. Zweite Situation: Er hat eine Spannung einen Leiter und es fliesst ein Stom 2*X. Nun kommt es darauf an, was zwischen der ersten und zweiten Situation verändert wurde. -) Spannung wurde verdoppelt -> Geschwindigkeit der Elektronen wurde verdoppelt. -) Querschnitt wurde verdoppelt (somit der Widerstand halbiert) -> Anzahl Elektronen wurde verdoppelt. (Am einfachsten zu verstehe, wenn man bedenkt was passiert, wenn man einen zweiten Leiter parallel anschliessen würde)
Stefan U. schrieb: > Ich halte fest, daß normalerweise b) zutrifft. > > Das die freien Elektronen überraschend langsam fließen, wußte ich > bereits. Beides falsch. Die Elektronen fliegen (verändern ihren Ort) mit Lichtgeschwindigkeit, aber ähnlich wie ein Mückenschwarm in alle Richtungen ducrheinander oder eben ähnliche wie brownsche Molekülbewegungen im zick-zack rundrum. Die Stromstärke in Ampere gemessen bezeichnet aber die Verlangerung des Mückenschwarms, angenommen von einem Raum in den anderen durch eine Tür, und das ist eine statistische Grösse. So lange 100 durch die Tür fliegen und 100 wieder zurück ist der Strom 0, obwohl sie mit Lichtgeschwindigkeit die Tür passierten. Der Schwarm der Elektronen verlagert sich durch ein wirkendes elektromagnetisches Feld, dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht ganz der Lichtgeschwindigkeit entspricht, Stichwort Verkürzungsfaktor, also von der Impedanz (Induktivität und Kapazität) der Leitung abhängt. So ähnlich wie ein Luftstoss (Schall) sich ausbreitet in dem er Luftmoleküle, die sonst dank Temperatur auch wild durcheinander fliegen aber statistisch an der selben Position bleiben, kollektiv zur Seite schubst, mit Schallgeschwindigkeit weil es eine Federwirkung gibt. Wasserleitungen verhalten sich nicht in allen Belangen wie ein elektrischer Draht, aber auch dort fliesst merh Strom=Wasser, wenn bei gleichem Druck der Leistungswiderstand niedriger wird (Durchmesser grösser so wie ein Fluss bei Starkregen nicht schneller fliesst weil ja das Gefälle des Flussbetts gleich bleibt sondern höher bzw. dadurch meist auch breiter wird damit er das mehr an Wasser ableiten kann) oder wenn man bei gleicher Leitung den Druck erhäht, dann bewegen sich die Wassermoleküle schneller.
Michael B. schrieb: > Die Elektronen fliegen (verändern ihren Ort) mit Lichtgeschwindigkeit, Du weisst aber schon, dass Elektronen eine Masse haben?!
Michael B. schrieb: > Stefan U. schrieb: >> Ich halte fest, daß normalerweise b) zutrifft. >> >> Das die freien Elektronen überraschend langsam fließen, wußte ich >> bereits. > > Beides falsch. > > Die Elektronen fliegen (verändern ihren Ort) mit Lichtgeschwindigkeit, ??? Nein. Die einzelnen Elektronen haben eine relativ hohe Geschwindigkeit mit der sie irgendwo rumfliegen, aber von der Lichtgeschwindigkeit ist die immer noch weit entfernt.
Gut gelabert mein Laberkopp... A. K. schrieb: > Michael B. schrieb: >> Die Elektronen fliegen (verändern ihren Ort) mit Lichtgeschwindigkeit, > > Du weisst aber schon, dass Elektronen eine Masse haben?! Auch!
Ist eine Frage des Standpunktes. Im Grunde genommen sind beide Antworten gültig. a) Wird in einem angenommenen Leitungsabschnitt - fixer Querschnitt - die Stromstärke verdoppelt, so gehen dort auch doppelt so viele Elektronen durch. b) Eigentlich nicht. Betrachtet man den Stromkreis als geschlossen, so wird auch eine feste Anzahl an Elektronen auf Reise geschickt. Eine Verdopplung des Stromes bewirkt, dass diese "schneller" unterwegs sind und nicht, dass sie sich Verstärkung aus der Nachbarschaft holen. -) Verlängerst Du die beteiligte Leitung, so sind auch mehr Elektronen – bei gleichem Strom - unterwegs.
Dann veranstalte mal eine Elektronen Olympiade, wer zuerst ankommt der gewinnt die Goldmedaille. Aber bitte auch auf Frühstart achten!
Dann veranstalte mal eine Elektronen Olympiade, wer zuerst ankommt der gewinnt die Goldmedaille. Aber bitte auch auf Frühstart achten! Podzblitz schrieb: > Gut gelabert mein Laberkopp... > > A. K. schrieb: >> Michael B. schrieb: >>> Die Elektronen fliegen (verändern ihren Ort) mit Lichtgeschwindigkeit, >> >> Du weisst aber schon, dass Elektronen eine Masse haben?! > > Auch! Bitte das Wort an die richtige Stelle setzen, danke.
Stefan U. schrieb: >> Ui, jetzt schon Prüfung??? > > Aus dem Alter bin ich raus. Prüfung für den Rentnerstatus? :-)
ich hab nur quergelesen, interessantes thema. Ich weiss nicht ob ich richtig denke, aber hab mich erinnert und folgendes dzau gefunden: http://www.spektrum.de/quiz/wie-lange-braucht-ein-elektron-bei-gleichstrom-ungefaehr-um-vom-lichtschalter-zur-deckenlampe-zu-gel/615458 Also Elektornen an und für sich sehr schnell, aber ungerichtet, daher relativ zu derem Standort einfach nicht viel. Dazu folgender Text, hat mir zumindest geholfen. Erklärung: Eigentlich sind die Elektronen im Metall sehr schnell. In Kupfer bewegen sie sich beispielsweise mit einer (mittleren) Geschwindigkeit von rund 1,5 Millionen Meter pro Sekunde – also rund fünf Promille der Lichtgeschwindigkeit. Würden sie mit dieser Geschwindigkeit durch ein fünf Meter langes Stromkabel rasen, dann wären sie in gut drei Mikrosekunden am Ziel. Doch die Bewegung der Elektronen ist ohne Feld ungerichtet. Zudem stoßen sie auf ihrem Weg durch den Leiter ständig mit dessen Atomen zusammen, prallen zurück und streuen statistisch gesehen in alle Richtungen, sodass sich ohne elektrisches Feld die Elektronen im Mittel nicht vom Fleck bewegen. Mit Feld – also angelegter Spannung – sieht das jedoch etwas anders aus: Hier erfahren die Elektronen eine Kraft, die sie in Feldrichtung treibt. Zwar streuen sie weiterhin an Störstellen und Atomen, doch als Mittelwert ergibt sich eine, wenn auch sehr kleine, Driftgeschwindigkeit in Feldrichtung. Typischerweise liegen diese Geschwindigkeiten in der Größenordnung von Hundertstel Millimeter pro Sekunde. Das heißt, für eine fünf Meter lange Strecke zwischen Lichtschalter und Lampe braucht ein Elektron im Mittel fast sechs Tage.
Stefan U. schrieb: > Wenn ich den Strom durch einen Draht verdoppele und dabei die Elektronen > sehen könnte, was würde ich dann beobachten: > > a) Die Elektronen bewegen sich schneller sind die nicht immer mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs?
Geschwindigkeitskontrolle schrieb: > sind die nicht immer mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs? Korrektur der Puls (und damit der elektrische Strom) ist mit nahezu elektrischer Geschwindigkeit unterwegs, die Elektronen selber nicht.
Stefan S. schrieb: > Ich weiss nicht ob ich richtig denke, aber hab mich erinnert und > folgendes dzau gefunden: > > http://www.spektrum.de/quiz/wie-lange-braucht-ein-elektron-bei-gleichstrom-ungefaehr-um-vom-lichtschalter-zur-deckenlampe-zu-gel/615458 ... > für eine fünf Meter lange Strecke zwischen Lichtschalter und Lampe > braucht ein Elektron im Mittel fast sechs Tage. Das ist nicht korrekt. Die Netzspannung ist eine Wechselspannung. Da fließen die Elektronen immer nur 10ms in eine Richtung und die nächsten 10ms wieder in die andere. Richtig weit vom Fleck kommen sie deswegen nicht. Sie pendeln nur ein bißchen um ihr "Heimat-Atom".
Axel S. schrieb: >> für eine fünf Meter lange Strecke zwischen Lichtschalter und Lampe >> braucht ein Elektron im Mittel fast sechs Tage. > > Das ist nicht korrekt. Na wenn wir schon bei Detail-Unfug sind, sind Elektronen eh ununterscheidbare Teilchen und das ganze Konzept dass sich ein bestimmtes Elektron von A nach B bewegt ist unsinnig.
> Sie pendeln nur ein bißchen um ihr "Heimat-Atom".
Was ihnen eigentlich gar nicht zugeordnet werden kann:
"Elektronengas"
Noch Genauer: Die Einzelelektronen bewegen sich entsprechend ihrer Wärmebewegung. Die mittlere Geschwindigkeit dabei ist nicht besonders hoch. Sie entspricht der sog. Thermospannung von ut (ca.27mV), die z.B in der Kennlinienformel einer PN-Schicht mit "e hoch u/ut" auftaucht. Dieser Bewegung ist dann bei Stromfluss die durch den Ladungstransport bedingte Bewegung überlagert. Was sich sehr schnell (in Teilen der Lichtgeschwindigkeit) ausbreitet, ist das elektromagnetische Feld der Elektronen. Seine Geschwindigkeit hat mit epsilon und mü des umgebenden Materials zu tun. So ist die Ausbreitung des Feldes in einem Kabel etwa 2/3 der Lichtgeschwindigkeit, vorwiegend wegen des epsilon
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Michael B. schrieb: > Die Elektronen fliegen (verändern ihren Ort) mit Lichtgeschwindigkeit Objekte mit Ruhemasse können sich gar nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Wenn sich ein Elektron mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würde, so würde das Universum vernichtet, weil das Elektron unendlich viel Energie besäße und somit jede Energie des Universums in sich aufsaugen würde (Energieerhaltung).
Hallo das ganze scheint nicht so einfach zu sein wenn man es wirklich "verstehen" will- ich bezweifele das man es überhaupt tatsächlich kann, einzig Berechnungen und sehr gut funktionierende Theorien sind möglich. Auch wenn es auf den ersten Blick nichts mit den Thema zu tun hat, kann ich dazu das Buch "Als das Licht laufen lernte" von Daniela Leitner empfehlen. Der elektrische Strom, oder vielmehr die Elektronen stehen mit den "Licht" wenn ich es richtig verstanden habe, im einen Zusammenhang der bis in die Quantenmechanik reicht bzw. eben auch umgekehrt. Obwohl die Autorin sich bemüht das alles für einen Laien (die sie irgendwie sogar selbst ist -war- zumindest ist sie keine Physikerin) verständlich zu erklären. Es ist es trotzdem recht schwierig am Faden zu bleiben - was aber in der Natur der Sache liegt da es Gesetzmäßigkeiten und gut (eigentlich sogar perfekt) passende Theorien gibt die mit unseren Alltagserfahrungen und menschlichen Logik absolut nicht vereinbar sind aber doch Grundlage dafür sind das die Physikalischen Gesetzte und das "Ganze" so sind wie sie sind. Das man (auch) den Elektrischen Strom nicht so einfach erklären kann zeigt das das Buch 864 Seiten hat. Für uns Praktiker ist es wohl am besten bei den recht anschaulichen Bild zu bleiben mit dem in der E-Technik Literatur der Elektrische Strom als solcher erklärt wird, vor allem weil diese Erklärungen vollkommen ausreichen um alle Praxis relevanten Gesetzmäßigkeiten in der Angewandten Elektronik zu verstehen und erklären, aber wirklich zu verstehen (nicht "nur" als Berechnung sondern "richtig" aus dem Bauch heraus)was elektrischer Strom im innersten ist dürfte sehr schwierig sein. Helios
So tief wollte ich gar nicht in die Materie einsteigen. Eine Rückfrage zur Kontrolle, ob ich es richtig erfasst habe. Ich beginne mit einer Lampe die über zwei ideale Drähte an eine Batterie angeschlossen ist. Nun verdoppelte ich den Leiter-Querschnitt, dadurch ändert sich: a) Die Anzahl der bewegten Elektronen im Leiter vedoppelt sich, und b) Ihre Geschwindigkeit halbiert sich. Woraus sich ergibt, daß die Anzahl der Elektronen, die pro Zeiteinheit durch die Glühbirne fließen, gleich bleibt. richtig?
A. K. schrieb: > Du weisst aber schon, dass Elektronen eine Masse haben?! Elektronen sind sowohl Welle als auch Teilchen. Als Teilchen haben sie eine Masse als Welle nicht. Wann und wo das ist, lässt sich nicht bestimmen. Misst man es, bekommt man genau das, was man gemessen hat, da die Messung das "Verhalten" beeinflusst. Nennt sich Heisenbergsche Unschärferelation. "Es gab eine Zeit, als Zeitungen sagten, nur zwölf Menschen verstünden die Relativitätstheorie. Ich glaube nicht, dass es jemals eine solche Zeit gab. Auf der anderen Seite glaube ich, sicher sagen zu können, dass niemand die Quantenmechanik versteht.“ [Richard P. Feynman, Quantenphysiker und Nobelpreisträger]
Thomas E. schrieb: > A. K. schrieb: >> Du weisst aber schon, dass Elektronen eine Masse haben?! > > Elektronen sind sowohl Welle als auch Teilchen. Als Teilchen haben sie > eine Masse als Welle nicht. Das ist völliger Unfug. In der Feldtheorie-Darstellung hat das zu Elektronen korrespondierende Feld genau so einen Term, der die Masse darstellt, wie im Teilchenbild. Warum behauptest du so einen offensichtlichen Unsinn? Dann ein Feynman-Zitat drunterschreiben hilft auch kein Stück ...
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Sven B. schrieb: > Warum behauptest du so einen offensichtlichen Unsinn? Was fällt dir denn ein? Von Tuten und Blasen keine Ahnung, aber den Lauten machen.
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Thomas E. schrieb: > Sven B. schrieb: >> Warum behauptest du so einen offensichtlichen Unsinn? > > Was fällt dir denn ein? > > Von Tuten und Blasen keine Ahnung, aber den Lauten machen. https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics#Mathematics " m is the mass of the electron or positron;"
Ich erinnere mich an ein Vergleichsbild, was mir mehr zusagt. Man nehme ein Rohr von 30cm Länge und fülle es prall mit Kugeln. Das entspricht einem elektrischen Leiter, der voll mit Elektronen ist. Drückt am am Anfang eine Kugel rein (=Elektron), kommt am anderen Ende eine andere Kugel raus. Das passiert nach 1ns, was der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Die tatsächliche Wandergeschwindigkeit einer Kugel ist aber sehr viel geringer, wie auch bereits gesagt wurde. Das kann auch nicht anders sein, weil ein Elektron eine Masse hat, die bei Lichtgeschwindigkeit ins Unendliche wachsen würde. Ist das Ende des Rohres geschlossen, ist der Widerstand unendlich und man kann am Anfang so viel drücken wie man will (=Spannung): Es kommt am Ende nichts raus. Ist das Ende offen, haben wir einen sehr geringen Widerstand und je nach Druck (Spannung) wird ein Stromfluß entstehen. Da die Zeitdifferenz zwischen 'Einschieben' und 'Austreten' stets der Lichtgeschwindigkeit entspricht, muss bei höheren Strömen auch die Menge der beteiligten Elektronen entsprechend höher sein. Dafür spricht auch, dass die vermehrte Elektronenreibung (Wechselwirkung mit anderen Teilchen) den Leiter entsprechend erwärmt.
Hallo, die Diskussion entartet nicht nur wie üblich, sie ist von vornherein lachhaft. Dass Strom aus bewegten Elektronen besteht, ist nur ein Spezialfall, es kann sich um beliebige Ladungsträger handeln. Aber klein Fritzchen kennt halt nur Klingeldraht. Schon in einem Transistor ist alles anders. Georg
Georg schrieb: > Hallo, > > die Diskussion entartet nicht nur wie üblich, sie ist von vornherein > lachhaft. Dass Strom aus bewegten Elektronen besteht, ist nur ein > Spezialfall, es kann sich um beliebige Ladungsträger handeln. Aber klein > Fritzchen kennt halt nur Klingeldraht. Schon in einem Transistor ist > alles anders. > > Georg Es purzeln Elektronen hinein und es purzeln welche hinaus...
> Dass Strom aus bewegten Elektronen besteht, ist nur ein Spezialfall
Wir sind uns sicher alle einig, daß es in dieseer Diskussion um
elektrischen Strom geht.
Vom Missisippi hat keiner geredet. Dein Beitrag ist einfach nur
unpassend.
Georg schrieb: > es kann sich um beliebige Ladungsträger handeln Welche denn? Ich kenne als Ladungsträger nur Protonen und Elektronen. Und Protonen bewegt man in der Elektrotechnik nun eher nicht.
Steffen schrieb: > Georg schrieb: >> es kann sich um beliebige Ladungsträger handeln > > Welche denn? Ich kenne als Ladungsträger nur Protonen und Elektronen. > Und Protonen bewegt man in der Elektrotechnik nun eher nicht. Ionen sind ebenfalls geladen und (in Lösung oder Schmelze) auch beweglich. Anwendungen sind bspw. Batterien und Akkus, Elektrolytkondensatoren und Galvanik. Sicher noch etliche weitere. Der Erdkern besteht aus ionisierten Eisenatomen, die sich bewegen und dadurch das Erdmagnetfeld erzeugen. Ähnliche Prozesse laufen in Sternen ab. Trotzdem ist der Einwurf von Georg natürlich albern. Denn die Frage drehte sich im die elektrische Leitung mittels Elektronen. Daß die (meisten) Antworten bei diesem Thema blieben und Ionenleitung außen vor gelassen haben, verdient keine Kritik, sondern Lob.
Stefan U. schrieb: > Wir sind uns sicher alle einig, daß es in dieseer Diskussion um > elektrischen Strom geht. > > Vom Missisippi hat keiner geredet. Dein Beitrag ist einfach nur > unpassend. Schon mal von Ionenleitung gehört?
Axel S. schrieb: > Ionen sind ebenfalls geladen Ja und wodurch? Eben einfach nur indem sie entweder ein Elektron dazu bekommen haben oder ihnen eins fehlt.
> Welche denn? Ich kenne als Ladungsträger nur Protonen und Elektronen. Man muss ja nicht alles kennen, was es gibt. - Beispiel: https://de.wikipedia.org/wiki/Myon
Sapperlot W. schrieb: > Es kommt darauf an, ob der Mehrstrom durch mehr Spannung, oder weniger > Widerstand erzielt wurde. (-7) kleiner Affe schrieb: > Die Frage beschreibt ja zwei Situationen. > Erste Situation: Er hat eine Spannung ein Leiter und es fliesst ein > Strom X. > Zweite Situation: Er hat eine Spannung einen Leiter und es fliesst ein > Stom 2*X. > > Nun kommt es darauf an, was zwischen der ersten und zweiten Situation > verändert wurde. > > -) Spannung wurde verdoppelt -> Geschwindigkeit der Elektronen wurde > verdoppelt. > -) Querschnitt wurde verdoppelt (somit der Widerstand halbiert) -> > Anzahl Elektronen wurde verdoppelt. (Am einfachsten zu verstehe, wenn > man bedenkt was passiert, wenn man einen zweiten Leiter parallel > anschliessen würde) (+4) Meinten die beiden nicht nahezu dasselbe?
Steffen schrieb: > Axel S. schrieb: >> Ionen sind ebenfalls geladen > > Ja und wodurch? Eben einfach nur indem sie entweder ein Elektron dazu > bekommen haben oder ihnen eins fehlt. Das ist zwar richtig, trotzdem ist Elektronenleitung und Ionenleitung nicht das gleiche.
Elektrofan schrieb: > Man muss ja nicht alles kennen, was es gibt. - Beispiel: > > https://de.wikipedia.org/wiki/Myon Das ist völlig irrelevant, weil die Lebendauer der geladenen Leptonen bis auf das Elektron so klein ist, dass sie keinerlei Rolle für die Elektrotechnik spielen. Es bleibt da neben Protonen und Elektronen nicht wirklich etwas für die Elektrotechnik übrig. Bevor nun noch einer mit PET Scans kommt: Ja, auch Positronen sind geladen, spielen aber auch keine Rolle für die Elektrotechnik. Da kann man sich ruhig völlig auf Elektronen zurückziehen.
M.A. S. schrieb: > Das ist zwar richtig, trotzdem ist Elektronenleitung und Ionenleitung > nicht das gleiche. Ich sprach auch nicht von Leitung. Es ging ursprünglich davon, dass es noch andere Ladungsträger geben könnte und dem ist (fast) nicht so.
Steffen schrieb: > M.A. S. schrieb: >> Das ist zwar richtig, trotzdem ist Elektronenleitung und Ionenleitung >> nicht das gleiche. > > Ich sprach auch nicht von Leitung. Es ging ursprünglich davon, dass es > noch andere Ladungsträger geben könnte und dem ist (fast) nicht so. Was hast du an Ionen jetzt nicht verstanden? Wenn du einen Teelöffel Kochsalz in ein Glas Wasser gibst, trennt es sich in Na+ und Cl- Ionen. Das sind frei bewegliche Ladungsträger. Und wenn du jetzt zwei geeignete Elektroden in die Lösung hängst und Strom durchschickst, dann bewegen sich die Ionen und sammeln sich jeweils an "ihrer" Elektrode. Es kommt zu lokalen Änderungen der Ionendichte und es können sogar neue Stoffe entstehen (hier: Natrium und Chlorgas). Ganz im Gegensatz zur Leitung im metallischen Leiter, wo es eben gerade nicht zu einer Änderung der Elektronendichte oder gar zu stofflichen Veränderungen kommt. Siehe auch Leiter 1. und 2. Ordnung bei Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Leiter_(Physik)
Axel S. schrieb: > Was hast du an Ionen jetzt nicht verstanden? Es ändert doch alles nichts daran, dass die eigentlichen Ladungsträger auch in diesem Fall Elektronen sind. Wo Du die nun ranhängst ist doch völlig egal. Und das es einen Unterschied zwischen Elektronen und Ionenleitung gibt wurde auch angesprochen und auch das ändert nichts daran, dass der fast ausschließlich in der Elektrotechnik vorkommenden Ladungsträger das Elektron ist.
Die Frage war: > Wenn ich den Strom durch einen Draht verdoppele und dabei die > Elektronen sehen könnte, was würde ich dann beobachten? Damit ist ja wohl 100% klar, daß es nicht um Ionen geht.
Steffen schrieb: > Axel S. schrieb: >> Was hast du an Ionen jetzt nicht verstanden? > > Es ändert doch alles nichts daran, dass die eigentlichen Ladungsträger > auch in diesem Fall Elektronen sind. Nein, sind sie nicht. In der wässrigen Salzlösung von eben sind keine freien Elektronen. Es gibt im Wasser auch keine gerichtete Bewegung irgendwelcher Elektronen. Elektronen sind an der Leitung nicht beteiligt [1]. Die Elektronen kommen nur unmittelbar an der Oberfläche der Elektroden ins Spiel, wo sie die ankommenden Ionen entladen. Die elektrische Leitung kommt durch die Ionen und nur durch diese zustande. Ohne Ionen und ohne die Bewegung der ganzen(!) Ionen würde da gar nichts gehen. Deswegen ist es auch korrekt, die Ionen hier als Ladungsträger zu bezeichnen. [1] allerhöchstens in dem (trivialen) Sinn, daß zumindest negative Ionen Elektronen enthalten müssen. Das ist aber offensichtlich und taugt deswegen auch nicht dazu, Leitungsvorgänge zu charakterisieren. PS: deine Argumentation ist auch inkonsistent. Weiter oben hast du Protonen als Ladungsträger genannt. Nun bestehen Protonen aber aus Quarks und bekommen ihre Ladung von diesen (putzigerweise in Anteilen von -1/3 und +2/3 der Elementarladung). Beim Elektron nimmt man zwar derzeit an, daß es unteilbar ist. Aber das kann in ein paar Jahren durchaus anders aussehen. Mich würde es gar nicht wundern, wenn die "eigentliche " Elementarladung +/-1/3 des derzeit geltenden Werts hätte und sowohl Elektronen als auch einige Quarks zusammengesetzt wären.
Axel S. schrieb: >> Es ändert doch alles nichts daran, dass die eigentlichen Ladungsträger >> auch in diesem Fall Elektronen sind. > > Nein, sind sie nicht. In der wässrigen Salzlösung von eben sind keine > freien Elektronen. Es gibt im Wasser auch keine gerichtete Bewegung > irgendwelcher Elektronen. Elektronen sind an der Leitung nicht beteiligt > [1]. Ich habe auch nicht behauptet, dass sie frei sind. Sie sind aber dennoch Träger der Ladung. Dementsprechend sind sie sehr wohl an der Leitung beteiligt. Axel S. schrieb: > Die elektrische Leitung kommt durch die Ionen und nur durch diese > zustande. Und ein Ion entsteht immer noch nur dann, wenn ich entweder ein Elektron dran hänge oder eins dazupacke. Bei großen Ionen ist es auch möglich ein Proton anzuhängen, aber mehr gibt es da nicht. Wobei ich das Proton, das angehängt wird auch als Wasserstoff mit fehlendem Elektron interpretieren kann (H+). Axel S. schrieb: > [1] allerhöchstens in dem (trivialen) Sinn, daß zumindest negative Ionen > Elektronen enthalten müssen. Das ist aber offensichtlich und taugt > deswegen auch nicht dazu, Leitungsvorgänge zu charakterisieren. So trivial scheint diese Diskussion für Dich ja nicht zu sein, ansonsten hättest Du verstanden, dass es mir um LadungsTRÄGER ging und nicht um Leitung. Das hast Du sogar selbst zitiert, aber wohl nicht gelesen. Wie würdest Du denn argumentieren, woher das positiv geladene Ion seine positive Ladung hat? Axel S. schrieb: > PS: deine Argumentation ist auch inkonsistent. Weiter oben hast du > Protonen als Ladungsträger genannt. Nun bestehen Protonen aber aus > Quarks Warum inkonsistent? Weil ich nicht eine Ebene weiter runter gegangen bin? Elektronen und Protonen sind erst mal die gängigen Bausteine. Das man dabei das Proton noch weiter zerlegen kann ist doch völlig irrelevant.
Steffen schrieb: > Es ändert doch alles nichts daran, dass die eigentlichen Ladungsträger > auch in diesem Fall Elektronen sind. Mal abgesehen davon, dass ich das genauso wie Axel S. sehe: Axel S. schrieb: > Nein, sind sie nicht. In der wässrigen Salzlösung von eben sind keine > freien Elektronen. Es gibt im Wasser auch keine gerichtete Bewegung > irgendwelcher Elektronen. Elektronen sind an der Leitung nicht beteiligt > [1]. ...ist Deine (Steffens) spitzfindige Argumentation was die positiven Ladungsträger angeht auch nur bedingt richtig: Ionen sind durch Überschuss von Protonen positiv geladen. Protonen wiederum bestehen aus Quarks, welche Drittel-Ladungen tragen. ;)
Steffen schrieb: > Warum inkonsistent? Weil ich nicht eine Ebene weiter runter gegangen > bin? Ach! Aber bei Ionen ist es für Dich OK eine Ebene weiter runterzugehen!? ;) Nichts für ungut, natürlich zielt die ursprünglichen Frage auf Leitung in Metallen, also Elektronenleitung ab, das ist, denke ich, JEDEM hier klar. Trotzdem ist es schwierig, manche der obenstehenden Äußerungen unwidersprochen zu lassen.
M.A. S. schrieb: > Steffen schrieb: >> Warum inkonsistent? Weil ich nicht eine Ebene weiter runter gegangen >> bin? > > Ach! Aber bei Ionen ist es für Dich OK eine Ebene weiter runterzugehen!? > ;) So ganz kann ich wirklich nicht verstehen was Du und Axel wollt. Die Ursprungsfrage war ja Stefan U. schrieb: > Wenn ich den Strom durch einen Draht verdoppele und dabei die Elektronen > sehen könnte, was würde ich dann beobachten: Nach viel Gerede darum kam dann der Einwurf: Georg schrieb: > Dass Strom aus bewegten Elektronen besteht, ist nur ein > Spezialfall, es kann sich um beliebige Ladungsträger handeln. Worauf hin ich sagte: Steffen schrieb: > Welche denn? Ich kenne als Ladungsträger nur Protonen und Elektronen. > Und Protonen bewegt man in der Elektrotechnik nun eher nicht. Und für die Anschauungen hier sind Elektron und Proton auch völlig ausreichend. Auch um Ionen zu beschreiben. Das man dabei das Proton noch weiter zerlegen kann spielt ebenso keine Rolle wie die Existenz von Myonen usw. Das Elektron ist in all diesen Beispielen für den Stromfluss verantwortlich. Auch wenn Du ein ionisiertes Gasteilchen auf eine Faradayplatte fliegen lässt werden dann Elektronen ausgetauscht. Egal ob das Ion positiv oder negativ geladen war. Entweder holt es sich eins oder es gibt eins ab. Und ja, dass ist natürlich ein andere Leitungsprozess als in einem Metall, aber dennoch ist es kein anderer Ladungsträger. Was genau ist denn daran ikonsistent?
Naja, finde ich jetzt nicht, dass das dasselbe ist. Ein ionisiertes Gas oder Ionenleitung ist schon was anderes als Leitung im Festkörper: hier bewegen sich tatsächlich Protonen und bewegte Protonen sind für den Ladungstransport verantwortlich. Im Festkörper sind es immer Elektronen.
Steffen schrieb: > Und ja, dass ist natürlich ein andere Leitungsprozess als in einem > Metall Sven B. schrieb: > Naja, finde ich jetzt nicht, dass das dasselbe ist. Ein ionisiertes Gas > oder Ionenleitung ist schon was anderes als Leitung im Festkörper Steffen schrieb: > aber dennoch ist es kein anderer Ladungsträger. Einfach mal lesen
Hm aber warum? Einmal ist der bewegte Ladungsträger ein Proton, einmal ist es ein Elektron ...
Zur Erinnerung: Stefan U. schrieb: > Unter Stromfluss verstehe ich, wenn sich freie Elektronen gemeinsam in > eine bestimmte Richtung durch einen Leiter bewegen. > > Wenn ich den Strom durch einen Draht verdoppele und dabei die Elektronen > sehen könnte, was würde ich dann beobachten: > > a) Die Elektronen bewegen sich schneller > oder > b) Es sind mehr Elektronen unterwegs > > Oder gar beides? Daran sollte man sich halten und nicht sogar jenseits der Quantenphysik enden. Übrigens: > "mehr Elektronen unterwegs" Genau gesehen: ALLE Elektronen im Stromkreis dürften in Bewegung sein.
> "mehr Elektronen unterwegs" > Genau gesehen: ALLE Elektronen im Stromkreis dürften in Bewegung sein. Nimm es mir nicht übel, aber das verstehe ich als widersprüchlich. Da alle Elektronen in Bewegung sind, können nach der Verdoppelung der Stromstärke nicht mehr Elektronen unterwegs sein. Alle sind alle, das kann man nicht steigern.
Naja, alle sind es definitiv nicht, der überwiegende Teil ist in gebundenen Zuständen.
Darüber müsst ihr euch mit einem Physiker unterhalten. Ist allerdings, wenn man sich nicht auf der gleichen Ebene befindet wie dieser, absolut sinnlos. Dieses einfache Beispiel ist unrealistisch. Die Formel U=I*R ist nur eine vereinfachte Annäherung und in Wirklichkeit unbrauchbar. Wenn man das gesagt bekommt, dann bedankt man sich recht freundlich, freut sich das man das Beispiel mit dem Wasserrohr, Durchmesser und Druck verstanden hat und verschwendet keinen weiteren Gedanken mehr an die Elektronen.
Hubert G. schrieb: > Darüber müsst ihr euch mit einem Physiker unterhalten. Ist allerdings, > wenn man sich nicht auf der gleichen Ebene befindet wie dieser, absolut > sinnlos. > Dieses einfache Beispiel ist unrealistisch. Die Formel U=I*R ist nur > eine vereinfachte Annäherung und in Wirklichkeit unbrauchbar. Sehe ich als Physiker eigentlich anders ... die Formel funktioniert in weiten relevanten Bereichen super und die Proportionalität der Elektronengeschwindigkeit zur Stromstärke bei gleichbleibendem Leiterquerschnitt ist m.E. auch sehr nahe an der Realität unter normalen Umständen.
Hubert G. schrieb: > Darüber müsst ihr euch mit einem Physiker unterhalten. Ist allerdings, > wenn man sich nicht auf der gleichen Ebene befindet wie dieser, absolut > sinnlos. > Dieses einfache Beispiel ist unrealistisch. Wenn Er ehrlich ist, gibt er aber zu, das auch Sie sich mit Krücken behelfen müssen. Ab da, sind nur noch Philosophen, sinnvolle Gesprächspartner. Oder anders. Taucht man zu tief ein, geht die Realität gegen null. :)
Steffen (Gast) schrieb: >> Man muss ja nicht alles kennen, was es gibt. - Beispiel: >> https://de.wikipedia.org/wiki/Myon > Das ist völlig irrelevant, weil die Lebendauer der geladenen Leptonen > bis auf das Elektron so klein ist, ... Das hängt vom Bezugssystem ab. > ... dass sie keinerlei Rolle für die > Elektrotechnik spielen. Die Teilchen kann man sogar gebrauchen (wusste ich auch nicht): https://de.wikipedia.org/wiki/Myonentomografie
Elektrofan schrieb: > Steffen (Gast) schrieb: > >>> Man muss ja nicht alles kennen, was es gibt. - Beispiel: >>> https://de.wikipedia.org/wiki/Myon > >> Das ist völlig irrelevant, weil die Lebendauer der geladenen Leptonen >> bis auf das Elektron so klein ist, ... > > Das hängt vom Bezugssystem ab. Ja, aber andersrum ist die Ruhemasse des Myons auch so hoch, dass das unter gängigen Bedingungen noch viel weniger als das Elektron relativistische Geschwindigkeiten erreicht. Die Aussage "Myonen spielen im Ladungstransport der Elektrotechnik überhaupt keine Rolle" ist schon korrekt ...
Sven B. schrieb: > Hm aber warum? Einmal ist der bewegte Ladungsträger ein Proton, einmal > ist es ein Elektron Ja, daran gibt es nichts zu rütteln. Ich war so darauf fixiert, was dann beim Übergang auf den Leiter passiert, dass ich das ausgeblendet habe. Somit können Ionen natürlich Ladungen transportieren bei dem der Ladungsträger nicht das Elektron ist. Damit hast Du mich eindeutig widerlegt.
Elektrofan schrieb: > Das hängt vom Bezugssystem ab. > >> ... dass sie keinerlei Rolle für die Elektrotechnik Das Bezugssystem wurde genannt: Elektrotechnik
Steffen schrieb: > Sven B. schrieb: >> Hm aber warum? Einmal ist der bewegte Ladungsträger ein Proton, einmal >> ist es ein Elektron > > Ja, daran gibt es nichts zu rütteln. Ich war so darauf fixiert, was dann > beim Übergang auf den Leiter passiert, dass ich das ausgeblendet habe. Schon recht, in diesen Kampf-Threads den Überblick zu behalten fällt glaube ich uns allen schwer :D
Stefan U. schrieb: >> "mehr Elektronen unterwegs" >> Genau gesehen: ALLE Elektronen im Stromkreis dürften in Bewegung sein. > > Nimm es mir nicht übel, aber das verstehe ich als widersprüchlich. Da > alle Elektronen in Bewegung sind, können nach der Verdoppelung der > Stromstärke nicht mehr Elektronen unterwegs sein. > > Alle sind alle, das kann man nicht steigern. In einem gegebenen Stromkreis ändert sich die Zahl der beteiligten Elektronen doch nicht. Beim Strom Null bleiben alle, abgesehen von der Wärmebewegung, an ihrer Stelle. Wenn dann eine treibende Spannung 1A verursacht, machen sich alle Leitelektronen des Stromkreises auf den Weg. Überall im Stromkreis fließt dann 1A, 1 Coulomb je Sekunde ist unterwegs. wird z.B. der Querschnitt halbiert (durch eine Säge?) muss halt die dort halbe Zahl von Leitelektronen doppelt so schnell durch den verbliebenen Querschnitt durch, um ihn als 1 Coulomb je Sekunde zu passieren.
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