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Elektronen bei Stromleitung?

gefragt von Aliciya am 07.05.2009 um 17:10 Uhr

Hi Leute! Ich habe in der Schule gelernt, dass Strom durch Bewegung der Elektronen in einem Stoff (z.B. Metall) geleitet wird. Schon komisch, wenn man sich vorstellt dass in einem festen Stoff die Teilchen trotzdem in Bewegung sind :) Aber wie sieht das eigentlich aus, wenn man zwei Metallteile aneinander legt und Strom fließen lässt? Gehen bei den Kontaktflächen der Metallteile dann Elektronen über, verlassen sie also ihren eigentlichen Platz auch über Materialgrenzen, oder bleiben alle Teilchen innerhalb dieser Grenzen? Wenn dem so ist, wie wird bei solchen Kontaktflächen der Strom übertragen?


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anonym
beantwortet von dietomate am 7. Mai 2009 21:46
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Hilfreichste Antwort

Ein Metall ist dadurch ausgezeichnet, dass es (neben fest an den Atomrümpfen sitzenden) auch freie Elektronen gibt, die zu keinem Atom gehören, sondern im Material frei umhersausen und sich dabei nicht gegenseitig in die quere Kommen, da genug freie Energielevel vorhanden sind.

WAS SOLL DAS? Wenn eine elektr. Spannung angelegt wird, gibt's ne Kraft auf die freien umherflitzenden Elektronen (Lorenzkraft). Die fangen das Wandern an, werden quasi beim rumflitzen abgetrieben: Strom fließt. (Die anderen Elektronen sitzen fest und können daher nicht wandern, also gibt's von denen auch kein Strom).

ZWEI METALLE: Beim Übergang zwischen zwei Metallen kommt hinzu, dass die Energielevel (Energieniveaus) in beiden Materialien verschieden sind. Die Elektronen mit höherer Energie finden nun an der Grenzfläche freie Levels niedriger Energie und wandern von alleine dahin, also in das andere Metall, von A nach B. Jetzt fehlen die aber in A und in B sind zuviele, daher bildet sich ein Gleichgewicht und es fließt kein Strom (A nach B gleich B nach A). (aufgrund der Ladung des Elektron).

WENN jetzt eine Spannung an A & B angelegt wird, fließt wieder ganz normal ein Strom.

Aber je nach Metall kann die Grenzschicht genutzt werden. Denn der elektrische Widerstand ist temperaturabhängig. Je höher die Temperatur, umso mehr frei umhersausende Elektronen. Die Grenzschicht kann den Stromfluss extrem beeinflussen, je nach Materialien. Daraus baut man z.B. sehr genaue Temperatursensoren, bei denen der Strom gemessen wird, eben in Abhängigkeit der Temperatur der Grenzfläche.

Das war hoffentlich nicht zuuu krass. Ist eben Physik :-)

Kommentar von weckmannu am 8. Mai 2009 10:46

Hier wird der sogenannte Thermoeffekt bei Thermoelementen beschrieben, der auftritt, wenn sich zwei verschiedene Metalle berühren. Der Frager sucht doch wohl eine einfache Antwort für den Fall, daß sich das Metall z.B. eines Steckers mit dem Metall einer Buchse berührt. Dabei sollte (hoffentlich) dieser Effekt keine Rolle spielen. Sobald etwas größere Ströme(im milliamp-Bereich) fließen, wandern die Elektronen einfach von einem Metall zum anderen.


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krizekrazi
beantwortet von krizekrazi am 7. Mai 2009 17:13
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elektronen sind Materie und die Teilchen die sich um den Atomkern bewegen - Elektrische energie ist Teilchenfluß

Kommentar von Aliciya am 7. Mai 2009 17:32

Danke euch allen für eure Antworten!

Kommentar von dietomate am 7. Mai 2009 21:55

Elektrische Arbeit: W = UxIxt hängt vom Strom ab, die elektrische Energie NICHT: z.B. E = 1/2 CxUxU ; el. Energie Plattenkondensator


ColaLibre
beantwortet von ColaLibre am 7. Mai 2009 17:13
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sie verlassen ihren platz auch über materialgrenzen, aber dafür rückt immer ein elektron "von hinten" nach sodass der Ausgleich wieder stattfindet


Oubyi
beantwortet von Oubyi am 7. Mai 2009 17:21
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Die Teilchen bleiben NICHT innerhalb der Blöcke. Was da fließt sind freie Elektronen, und die "springen" auch über. Das ist hier recht gut beschrieben:
http://www.tk-logo.de/basics/welt-der-physik/rmenue.php3?li=ba-physik-strom.html

"Um das zu verstehen, musst Du Dir einen Draht - beispielsweise einen Kupferdraht - vergrößert vorstellen, und zwar so groß, dass Du seinen Aufbau aus den kleinsten Teilchen, den Kupferatomen, erkennen kannst. Diese Kupferatome bestehen aus dem Atomkern und den Elektronen, die sich um den Atomkern bewegen. Freie Elektronen

Kupferatome, also Metallatome, haben die Eigenschaft, dass sie leicht Elektronen freigeben können. Solche freigewordenen Elektronen bewegen sich in den Zwischenräumen zwischen den Atomen hin und her. Dabei wird ein solches "freies" Elektron oft von einem anderen Atom wieder eingefangen. Dieses Atom gibt aber sofort ein anderes seiner Elektronen wieder frei. Das "Spielchen" geht nun immer so weiter."


swatkatten
beantwortet von swatkatten am 7. Mai 2009 17:22
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Zunächst einmal: Strom fließt nicht, es sind die immer schon vorhandenen Moleküle, die lediglich durch Energiezufuhr angeregt werden! Ähnlich wie bei einer Menschenkette, bei der ein Mensch den nächsten berührt (stille Post, usw.). Trotzdem sagt man landläufig, der Strom 'fließt'.
Zu den Metallteilen, da kommt es auf die Entfernung dieser beiden, sowie der Stromstärke an. Man sieht es mitunter bei E-Werken, wenn der Stromkreis geschlossen wird: Kurz bevor der endgültige Kontakt hergestellt wird, erfolgt schon ein Energieaustausch in Form von Blitzen.

Kommentar von dietomate am 7. Mai 2009 21:26

Strom fließt doch: Ist physikalisch allgemein definiert als Fluss durch eine Fläche pro Zeit. Bei elektrischem Strom z.B. wird gezählt, wieviele Elektronen in einer Sekunde die Querschnittsfläche des Kabels (Leiters) durchfliessen.

Auch: Autos eine Mautbrücke pro Stunde, oder Wasser einen Kanal pro Minute, oder...

Kommentar von weckmannu am 8. Mai 2009 10:34

Wenn sich Moleküle bewegen, ist das ein Sonderfall, der in leitenden Flüssigkeiten vorkommt. Bei Stromfluß in Metallen bewegen sich nur die Elektronen, die Moleküle bleiben in ihrem Kristallgitter verankert.


anonym
beantwortet von Hankook am 7. Mai 2009 17:23
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Hi! Du hast schon in etwa Recht mit den Elektronen, soweit ich weiß treten aber die freien Elektronen auch über Materialgrenzen hinaus und werden von hinten "aufgefüllt". Habe keine guten Links gefunden, kannst aber auch mal hier schauen: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Strom


anonym
beantwortet von nobswolf am 7. Mai 2009 18:42
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um das zu verstehen kann man sich die elektrischen Felder, die so ein Atom zusammen halten wie die Gravitation vorstellen

und die Elektronen sind wie Wasser; das Wasser will immer von hohen Orten zu niedrigen Orten fliessen; in der Materie sind das Orte mit hoher elektrischer Spannung zu niedriger Spannung

ein geordneter elektrischer Strom ist wie ein Fluss, der ruhig dahinfliesst; und die Verbindung zweiter Materialien ist ein Fluss zwischen zwei Seen; ein Isolator ist wie eine künstliche Seenlandschaft ohne verbindende Kanäle; die Landschaft zwischen den Seen ist zu hoch für einen Stromfluss

dieses Veranschaulichungs-Modell hat natürlich seine Grenzen; ein elektrisches Feld kann im Gegensatz zur Gravitation positiv und negativ sein; und die "Gräben" und "Flüsse" sind im Atom dreidimensionale, räumliche Gebiete in denen sich die Elektronen frei bewegen können; man nennt sie "Leitungssbänder"

diese Leitungsbänder liegen an der Oberfläche des Materials offen; die Elektronen können von dort direkt in das Leitungsband eines anderen Leiters wechseln; aber sie können nicht herausfallen; sie sind auf auf die Leitungsbänder angewiesen, die es in Isolatoren wie Luft und Vakuum nicht gibt

Kommentar von weckmannu am 8. Mai 2009 10:41

ich glaube nicht, daß eine derartige Antwort dem offensichtlichen Wissensniveau des Fragers entspricht, sondern soll wohl die ungeheure Kompetenz des Autors zeigen, der pädagogisch allerdings erheblichen Nachholbedarf hat, wie leider so oft bei deutschen Lehrern in naturkundlichen Fächern --- dies hier ist ein typisches abschreckendes Beispiel.

Kommentar von nobswolf am 9. Mai 2009 14:00

und wieso schreibst du dann nichts besseres anstelle die Erklärungsversuche der anderen schlecht zu machen?


anonym
beantwortet von Szintilator am 8. Mai 2009 20:53
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Auch an den Kontaktflächen wird der Strom, die Elektronen, übertragen. Es kann aber sein, daß an den Kontaktflächen ein Übergangswiderstand ist und dann erwärmt sich die Stelle, weil da dem Stromfluß ein Hemmnis in den Weg gestellt wurde.

Die Elektronen fließen eigentlich nicht sehr schnell, so einige cm/sek, aber bei Anlegen einer Spannung setzt sich der Stromfluß mit Lichtgeschwindigkeit in Bewegung.


Ghost696
beantwortet von Ghost696 am 7. Mai 2009 17:13
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laut meiner ansich ist stromfluss eine umpohlung der pohle im metal ... das läst sich doch auch auf andere stromleitende metalle übertragen ... raus fallen wird da nix weil doch energie wie strom eine magnetische feldsequenz ist

Kommentar von weckmannu am 8. Mai 2009 10:38

dieser User stochert ziemlich im Wissensnebel. Könnte nebenbei vielleicht lernen, daß man elektrische oder magnetische Pole immer ohne "h" schreibt. Das elektromagnetische Feld, das er vermutlich mit seiner sogenannten "Sequenz" meint, tritt üblicherweise nur außerhalb der Metalle, also im Vakuum oder in der Atmosphäre auf.


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