Elektronen nach Verbraucher langsamer?
Fließen Elektronen nach einem Verbraucher (Lampe, Fernseher) langsamer durch die Leitung als vorher?
4 Antworten
Nein. das würde einer der Krichhoffschen Regeln verletzen. Die Knotenregel besagt nämlich:
"Die Summe aller ein und ausgehenden Ströme ist 0."
die Stromstärke I in Ampere ist nichts anderes als ein Ladung pro Zeit Verhältnis. I=Q/t
Würden die Ladungen hinter dem Verbraucher langsamer sein als vor dem Verbraucher, dann würde sich auch die Stromstärke ändern und du dann währe die Summe aller ein und ausgehenden Ströme ungleich 0 aber das ist nicht der Fall.
Nein die Elektronen bewegen sich im gesamten Stromkreis gleich schnell.
Wobei - man interpretiert das völlig falsch - der Strom der durch die Leitung fließt, das sind nicht die Bewegungen der Elektronen, die bewegen sich meist nur ein paar Zentimeter pro Sekunde, sondern es ist das elektrische Feld des Stroms (quasi die Impulsübertragung zwischen den Elektronen) und dieses Feld erreicht im Stromkabel etwa die halbe LIchtgeschwindigkeit.
Es ist nicht ganz so einfach.
Wenn Du etwas aufhebst, dann brauchst Du Kraft und Energie, trotzdem ändert sich der aufgenommene Gegenstand nicht.
Die Elektronen und auch das Feld ändern sich nicht durch den Verbrauch an elektrischer Energie. Die Spannung an der Steckdose liefert eine gewisse Fähigkeit Kraft auszuüben. Und die Menge der benötigten elektrischen Leistung entspricht dem Produkt aus Strom und Spannung. Und dadurch dass Strom & Spannung = elektrische Leistung anfällt, wird pro Zeit eine gewisse Energiemenge verbraucht.Diese Enegriemenge muss zuvor im Kraftwerk erzeugt werden.
Aber weder die Elektronen noch das Feld ändern sich durch den Verbraucher.
P=U*I
als Teil des Stromkreises fällt am Fernseher eine Spannung U ab. Die Spannung ist die Fähigkeit von Ladungen eine Arbeit W zu verrichten U=W/Q die Stromstärke ist die Anzahl der Ladung pro Zeit.
Da die Leistung die im Fernseher umgesetzt wird ein Arbeit/Zeit Verhältnis ist, können wir Strom und Spannung einfach miteinander multiplizieren:
P=U*I=W/Q*Q/t=W/t passt also!
Ein Strom alleine verrichtet keine Arbeit. Genauso wenig ist es so, dass wenn nur eine Spannung anliegt ebenfalls keine Arbeit verrichtet wird. Erst wenn eine Spannung abfällt und ein elektrischer Strom fließt wird Arbeit verrichtet und elektrische Energie in der entsprechenden anderen Energieform umgewandelt.
Ah, also an elektrischen Geräten fällt die Spannung ab. Danke!
Aber nach dem Modell, wo Elektronen durch das Kabel wandern, ist die Spannung ja quasi die Geschwindigkeit der Elektronen. Bei einem Spannungsabfall würde ja dann die Geschwindigkeit der Elektronen nach dem Fernseher kleiner sein. Oder passt das Modell hier einfach nicht?
Nein, die Spannung ist nicht die Geschwindigkeit der Elektronen.
Die Spannung ist die Fähigkeit, dass die Elektronen sich überhaupt bewegen. Wenn der Schalter geschlossen wird, dann fließt der Strom im gesamten Stromkreis mit der gleichen Geschwindigkeit.
Entweder fließt Strom -- oder es fließt kein Strom.
Aber das gilt immer in der exakt gleichen Weise für den gesamten Stromkreis,.
Die Spannung ist nicht die Geschwindigkeit von Elektronen. Die elektrische Spannung gibt uns in erster Linie Auskunft darüber wie stark das elektrische Feld ist und Ladungen werden über das elektrische Feld beschleunigt:
F=E*q
Als kleine Eselsbrücke:
Was F=m*a für die Beschleunigung von Massen ist, ist F=E*Q für die Beschleunigung von Ladungen.
Das heißt das elektrische Feld übt eine Kraft auf Ladungen aus, die sie beschleunigt. Das elektrische Feld jedoch selbst resultiert aus der Anwesenheit von Ladungsträgern heraus.
Heißt: die Tatsache, dass z.b. ein Elektron existiert, führt dazu, dass ein elektrisches Feld entsteht, welches radial vom Ladungsträger ausgeht diese wirkt dann auf andere Ladungen und bewirkt so das Phänomen, dass Ladungen sich gegenseitig anziehen und oder abstoßen können.
Stellen wir die Gleichung nun nach E um erhalten wir E=F/Q... Aha Kraft pro Ladung. Die elektrische Feldstärke ist also eine Kraft die auf Ladungen wirkt. Das reicht aber nicht, denn eine Kraft alleine verrichtet ja keine Arbeit. Wir brauchen eine Strecke..... Diese Strecke könnte z.b. der Abstand zweier Platten eines Plattenkondensators sein d. Dann hätten wir:
F*d/Q und das Ergebnis nennen wir einfach Mal Spannung U.
U=F*d/Q. Jetzt sollten bei dir alle Glocken angehen. F*d das ist doch Kraft*Weg! Hier wird Arbeit verrichtet! Das heißt unsere Spannung ist die Arbeit pro Ladung!
U=W/Q
Das heißt über die elektrische Spannung können wir ablesen wie groß das Potential von Ladungen ist um Arbeit zu verrichten. Wir haben hier also ein elektrisches Feld welches Ladungen beschleunigen möchte.
Nun gibt es aber im Stromkreis eine materialbezogene andere Kraft die entgegen der Bewegung von Ladungen wirkt und die nennt sich:"elektrischer Widerstand. Dieser widerstand hängt von der Leitfähigkeit der Schaltung und der Verbraucher etc ab. Das heißt die Ladungen müssen ständig von der Spannung beschleunigt werden um mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch die Schaltung zu kommen.
Auskunft darüber wie schnell die Ladungen unterwegs sind gibt dir die elektrische Stromstärke. I=Q/t sie setzt also Ladung und Zeit ins Verhältnis. Je mehr Ladung in gleicher Zeit durch den Leiter fließen, desto größer ist die elektrische Stromstärke.
Das heißt, damit die Elektronen überhaupt durch den widerstand kommen müssen sie Arbeit verrichten, sonst bewegen sie sich gar nicht und welche Arbeit sie verrichten sagt dir die elektrische Spannung die am widerstand abfällt (Reihenschaltung von Widerständen).
Elektronen fließen immer in Stromkreis. Die Geschwindigkeit ist überall gleich.Die Energie kommt aus dem Kraftwerk. Auf dem Weg des Stroms geht Spannung verloren. Diese wird vom Kraftwerk nachgeschoben, sodass sie konstant bleibt, 230 V.
Nein, vor und hinter einem Verbraucher fIießt der gleiche Strom. Stell dir das so vor mit einer Wasserleitung: Das Wasser fließt durch eine Leitung mit einem bestimmten Druck (das ist die Spannung) dann kommt eine Engstelle (Widerstand=Verbraucher) der läßt nur eine gewisse Menge Wasser (Strom) durch. Da kein Wasser verloren geht muss die Wassermenge die gleiche sein.
Und woher kommt die Energie? Also aus dem Wasserkreislauf mit Engstelle kann man ja keine Energie gewinnen, irgendwo muss bei dem Stromkreislauf ja die Energie für den Fernseher herkommen?
Ah okay, aber der Fernseher bspw verbraucht ja Energie, woher wird diese Energie denn genommen? Also wie werden die Elektronen oder das Feld verändert, wenn die Energie abgegeben wurde?