Frage von SgtZero, 134

Warum muss bei einer Lampe der Strom wieder zurück fliessen damit soe leuchtet?

Hallo,

warum müssen bei einem Verbraucher (Lampe, co) die Elektronen wieder nach den verbrauch zurück zur Stromquelle fliessen, damit die Lampe leuchtet?
Wieso kann man nicht einen Leiter an die Lampe verbinden und gut ist? Warum müssen es zwei Leiter sein?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von offeltoffel, 73

Dein Denkfehler liegt hier:

warum müssen bei einem Verbraucher (Lampe, co) die Elektronen wieder nach den verbrauch zurück zur Stromquelle fliessen [...]

Elektronen werden nicht verbraucht. Ihre Bewegung ist es, die die Lampe zum Leuchten bringt. Solange sie sich fortbewegen, kann die Lampe leuchten. Stehen sie still, leuchtet sie nicht. Würdest du, wie von dir vorgeschlagen, einen Leiter an die Lampe anschließen, würden sich die Elektronen dort ja aufstauen (im Prinzip eine Art Kondensator).

Denke an dein Fahrrad und den Dynamo...nur durch BEWEGUNG kann die Lampe leuchten.

Kommentar von SgtZero ,

Ja danke :)

Kommentar von Trashtom ,

Willst du damit sagen der "verbrauchte" Strom im Haushalt läuft eigentlich wieder ins Netz zurück?

Kommentar von offeltoffel ,

Strom wird nicht verbraucht. Strom ist ein Fluss - per Definition. Die Elektronen befinden sich in der Leitung. Wir bezahlen die Elektrizitätswerke lediglich dafür, dass sie sie für uns anschieben. Den Druck, mit denen die Elektronen im Kabel bewegt werden (ich will nicht sagen "gepresst"...), nennt man Stromspannung und er wird in Volt gemessen. Unsere Elektronen werden also vom Verteiler mit ~230V angeschoben, ihre Bewegung im Draht bringt denselben zum Glühen (im anschaulichen Fall einer Glühlampe) und werden dann weiter geschoben.

All das ist in der Realität aber auch schon wieder nicht ganz richtig, denn wir haben ein Wechselstromnetz. Das heißt, die Elektronen werden nicht einmal immer in die gleiche Richtung geschoben, sondern hin und her, wobei sich die Richtung zigmal pro Sekunde ändert. Dieselben Elektronen werden also die ganze Zeit nur hin und her bewegt. Es kommt immer nur auf die Bewegung an.

Kommentar von Trashtom ,

Danke für die Antwort, echt interessant. Ich mach mal auf kleines Kind: Warum gibt's dann Kraftwerke wenn der Strom praktisch nie verbraucht wird?

Kommentar von offeltoffel ,

Um die Elektronen anzuschieben. Denk an den Dynamo am Fahrrad: solange du dich bewegst, leuchtet die Glühlampe. Bei Stillstand geht sie aus.

In Kraftwerken wird eine Bewegungsenergie (z.B. Wasser) genutzt, um die Elektronen in ihrem Material mit großem Druck anzuschieben. Der Grund, warum man immer weiter nachschieben muss, lässt sich am ehesten mit "Reibung" (beim Strom spricht man vom Widerstand) veranschaulichen. Selbst wenn das Fahrrad also am Boden keine Reibung hätte, würde es immer langsamer werden, wenn der Dynamo in Betrieb ist - die Bewegung des Rads wird dazu genutzt, die Elektronen im Kabel anzuschieben. In der Lampe werden sie in einem dünnen Draht geschoben (in einem, nicht in einen, denn die Elektronen befinden sich IMMER schon dort!), was ihn so erhitzt, dass er zu glühen beginnt.

Das Treten in die Pedale kann man mit der Arbeit eines Kraftwerks vergleichen. Wenn ein Magnetfeld existiert, kann mithilfe von Bewegung ein Strom erzeugt werden (Strom im Sinne von: eine Bewegung von Elektronen). Genauso kann man auch mit Strom und Bewegung ein Magnetfeld erstellen, oder mithilfe von Strom und Magnetfeld eine Bewegung - deshalb funktioniert das mit Strom in beide Richtungen. Netto könnte man also sagen: die Bewegung des Wassers wird in Elektronen-Bewegung "transferiert". Diese Elektronen-Bewegung reicht dann bis zu deinem Haus, wo aus ihr wieder eine physikalische Bewegung wird, z.B. ein elektrischer Rasenmäher.

Kommentar von Trashtom ,

Echt vielen Dank! Ich dachte immer da wird ein Produkt (Strom) produziert, der sich dann irgendwie im Endprodukt entlädt - wie bei Fahrzeugen und Benzin.

Gebt dem Mann nen Stern!

Kommentar von offeltoffel ,

Wenn hier mal die Elektrotechnik-Studenten aufkreuzen, werden sie meine Antwort wohl auseinandernehmen...es geht beliebig kompliziert bei dem Thema und ich hab ganz sicher nur ein Laien-Physiker-Wissen. Aber ich freue mich natürlich, dass es verständlich rüber kam.

Wer Fehler findet, soll mich gerne korrigieren!

Dompfeifers Antwort ist bspw noch viel anschaulicher erklärt, finde ich. Das mit der Perlenkette gefällt mir.

Kommentar von SgtZero ,

Sobald es geht bekommt er die Top Antwort:)!

Antwort
von Herb3472, 39

Bei einem Kraftwerk muss ja auch das Wasser, das oben in die Turbinen reinfließt, unten wieder herausfließen können, damit sich die Turbinen drehen.

Und bei einem Windrad ist es im Prinzip dasselbe: der Luftstrom, der von vorne das Windrad antreibt, muss hinten wieder möglichst ungehindert abströmen können.

Die Elektronen werden in der Lampe nicht verbraucht. Sie strömen nur durch (darum heißt's ja "Strom") und erhitzen dabei den Lampendraht.


Kommentar von PWolff ,

Und genauso wie bei Wasser und Luft müssen die Elektronen irgendwo hin, aber nicht unbedingt an ihren Herkunftsort zurück.

Das Problem mit den Elektronen ist nur: die Kräfte zwischen den Ladungen, die sie transportieren, sind so groß, dass Auffangbecken für Elektronen explodieren würden, noch bevor man mit ihnen eine Lampe ein paar Minuten betrieben hätte, oder sie wären riesig.

Gleiches gilt für die Stromquelle. (Es ist übrigens egal, ob die Stromquelle als Energiequelle Elektronen ansaugt oder auspumpt.)

Deshalb braucht man grundsätzlich einen "Stromkreis", wo die Elektronen am Ende dort landen, wo sie hergekommen sind.

Antwort
von dompfeifer, 30

Elektronen werden nicht verbraucht. Elektronen sind elektrische Ladungsträger. Ihre Verschiebung innerhalb eines Leiters nennen wir
elektrischen Strom.

Elektrische Leiter sind angefüllt mit freien Elektronen, d.h. mit Elektronen, die von Atom zu Atom durch den Leiter wandern, wenn sie dazu angetrieben werden durch eine Stromquelle. Im elektrischen Stromkreis wandern diese freien Elektronen gleichzeitig wie an einer Perlenkette aufgereiht im Kreis herum, durch Stromquelle, Leiter und Verbraucher. Bei einer Unterbrechung dieses Stromkreises kommt der Stromfluss zum Stillstand: Im Stromkreis bewegen sich alle freien Elektronen oder gar keine Elektronen. Und diesen Kreis können sie nicht verlassen.

Deshalb lässt sich ein funktionierender Stromkreis nur im geschlossenen Leiter-Kreis realisieren, und das geschieht durch die Zuführung von zwei Leitern an den Stromverbraucher.

Antwort
von PeterKremsner, 62

Elektronen wandern immer von + zu -, wenn es jetzt keinen - gibt, weil nicht angeschlossen, werden die Elektronen auch nicht wandern und es gibt keinen Stromfluss.

Das ist jetzt aber stark vereinfacht gesprochen

Kommentar von SgtZero ,

Du meinst wohl von - zu +

Kommentar von offeltoffel ,

Kommt drauf an, ob du von der physikalischen oder der technischen Stromrichtung sprichst.

Kommentar von PeterKremsner ,

Ja die Elektronen gehen von - nach +, in der Elektrotechnik spricht man aber immer vom Stromfluss von + nach - daher hab ichs hier vertauscht.

Antwort
von gilgamesch4711, 16

  Ich will dir jetzt die Wahrheit sagen; du besorgst dir von ===> Becker-Sauter das Buch " Teorie der Elektrizität " ; Bd. 1 . Was dir dein Lehrer verheimlicht: der ===> Poyntingvektor S ( der Mann hieß wirklich so. )

   Als Erstes gilt es zu begreifen: Die Energie des  elektrischen Stromes steckt nicht in der Bewegungsenergie der Elektronen bzw. ihrer Trägheit oder Masse. Nach dem ===> Induktionsgesetz ===> Lenzsche Regel kriegst du ja beim Unterbrechen des Stromes um so heftigere Funkenschläge, je stärker das Magnetfeld der Spule ist.

   Die Energie wird nun nicht durch den Draht oder die Elektronen übertragen, sondern durch das Kraftfeld; du hast das elektrische E-Feld so wie das magnetische H-Feld . Im Becker-Sauter findest du die Formel

    S = E X H

    Kreuzprodukt heißt immer: Dreifingerregel der rechten Hand ( Gib Acht, dass du dir nicht die Finger brichst. )

    Daumen in Richtung des E-Feldes; wie ist das E-Feld der Batterie gerichtet? Ein H-Feld kriegst du offenbar nur dann, wenn die Elektronen rings rum fließen können. Das ist wie bei einer Staustufe; wäre der Draht irgendwo unterbrochen, hast  du doch eine ===> Kapazität. Dann würden sich an der Unterbrechung lauter negative Elektronen stauen; und die würden die ( gleichnamig geladenen ) nach rückenden Elektronen abstoßen.

   Das H-Feld umgibt  den Leiiter in konzentrischen Kreisen; Zeigefinger in Richtung des H-Feldes. Im Becker-Sauter hast du das Bild; S zeigt dann tatsächlich in die Lampe rein.  Von allen Seiten strömt also energie aus dem Feld in die Lampe.

   Jjetzt hat aber ===> James Clerk Maxwell ausgerechnet, dass du überhaupt keine Drähte brauchst; Licht ist ja auch nix als eine elektrische Welle. S gibt dir die Ausbreitungsrichtung ( Strahlungsdruck ! ) ; und E und H stehen senkrecht auf S .

   Eine Antenne ist nichts weiter als ein OFFENER Stromkreis; ihre Länge beträgt eine halbe Wellenlänge des (Wechsel)stroms. Und die ganzen Elektronen schwingen " als " in dem Draht hin und her und strahlen ein Feld bzw. Wellen ab.

   In dieses Feld brauchst du nur die Lampe halten; teoretisch brauchst du sie noch nicht mal kurzschließen. Nur von der Versorgung durch die Wellen leuchtet die.

Kommentar von PWolff ,

Wenn du schon eine Theorie vorstellst, die weit über das hinausgeht, was der Fragesteller - offensichtlich ein Schüler - verstehen kann, warum nimmst du nicht gleich die Quantenelektrodynamik?

Kommentar von gilgamesch4711 ,

 Der seinerzeitige Berliner SPD-Senat hat übrigens beschlossen, die QED solle nicht länger Bestandtel des Curriculums für Physikstudenten sein - zu weit her geholt; zu unpraktisch.

   Ich selbst hab mal ein schlaues Buch über 2. Quantisierung und Laser gelesen - ist ganz okay.

  Habe ich dich dahin gehend verstanden, dass du den Ehrgeiz besitzest, mir Nachhilfe in QED zu erteilen? Wenn es dir denn gelingt ... Mein größter Schwachpunkt ist und bleibt aber die Diracgleichung; mir die begreiflich zu machen, halte ich für absolut Vordringlich. Wenn du denn keine Mühe scheust ...

   Schüler, zumal Radiobastler kriegen ja in der schule immer diesen Welt fremden Unterricht präsentiert. Wer fragt, warum durch einen offenen Kreis kein Strom fließt, kann ruhig schon mal rein schnuppern in Kapazitäten so wie Antennen. Es ist eine Frage, die der Normalo nicht stellt; eine weiter führende Frage.

   Da denke ich, es ist nicht verkehrt, wenn man ihm reinen Wein einschenkt und sagt, okay, auf eine weiter führende Frage gibt es auch eine weiter führende Antwort.

   Aber schön, Herr QED-Spezialist. Spezialfrage an dich; wenn du eine Batterie lädtst, wird sie ja schwerer gemäß E = m c ² .

   Wo genau ist diese Massenzunahme in dem Feld lokalisiert; ich entsinne mich dunkel. Da gibt es doch diesen Energie-Impuls-tensor ...

Kommentar von gilgamesch4711 ,

  Energiefluss durch einen Stromkreis - sind das jetzt virtuelle Photonen?

   Zu dem Poyntingvektor gibt es übrigens folgendes spaßiges Bild: Du legst einen Hufeisenmagneten zwischen die beiden Platten eines statisch geladenen Kondensators.

   wieso fließt dann kkein Energiestrom?

Kommentar von Herb3472 ,

  Schüler, zumal Radiobastler kriegen ja in der schule immer diesen Welt fremden Unterricht präsentiert. Wer fragt, warum durch einen offenen Kreis kein Strom fließt, kann ruhig schon mal rein schnuppern in Kapazitäten so wie Antennen.

Sei mir bitte nicht böse, aber weltfremder und abstrakter als Du in Deinem Aufsatz kann man den Stromfluss eigentlich nicht erläutern.

Das H-Feld umgibt  den Leiiter in konzentrischen Kreisen; Zeigefinger in Richtung des H-Feldes. Im Becker-Sauter hast du das Bild; S zeigt dann tatsächlich in die Lampe rein.  Von allen Seiten strömt also energie aus dem Feld in die Lampe.

Ich habe meinen Kindern Elektrotechnik und Elektronik mit einfachen elektromechanischen Bauteilen und später mit Transistor-Verstärkerschaltungen, Flip Flops und Radiobasteln nähergebracht, und nicht mit irgend welchen abstrakten Abhandlungen, die man fünf mal lesen muss, um sie einmal wenigstens halbwegs zu verstehen.

Antwort
von Asdfmovie99e, 39

Wenn du nur einen Anschluss hast bewegen die Elektronen sich nicht

Kommentar von SgtZero ,

Super danke! Kurz und knackig

Antwort
von Spezialwidde, 43

Was reingeht muss auch wieder raus, so ist das im Leben ;-) Es heißt deshalb auch StromKREIS

Antwort
von DesbaTop, 35

Wenn du nur einen leiter nimmst ist der Stromkreis nicht geschlossen. Ein Stromkreis muss nunmal geschlossen sein.

Antwort
von cub3bola, 19

Kreislauf mann.

Du kannst ja auch nicht dein ganzes Blut in die Birne pumpen und gut ist, muss Kreislauf mann.

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