Wie fließt der Strom?
Hallo Leute.
Man hört ja immer das der Strom(die Elektronen) in einem Stromkreis vom Minus- zum Pluspol fließen. Wieso wird dann aber der Stromkreis mit dem -pol geerdet und wieso ist er bei einer Led die Anode?
Kann mich jemand auflösen?
Danke!
9 Antworten
Die Erdung des Minuspols in Gleichstromkreisen kann verschiedene Hintergründe haben. Oftmals wird dadurch erreicht, dass sämtliche Klemmen, die mit Minus Kontakt haben, auf ein möglichst gemeinsames Potential gebracht werden.
Die Erdung kann aber auch aus Schutzgründen erfolgen. So möchte man z.B. einen Isolationsfehler überwachen bzw. dem Strom einen Pfad über Erde zurück zum Minuspol geben, damit dieser erfasst und somit bestimmt werden kann, dass es irgendwo einen Fehler gibt.
Die Anode ist phsyikalisch der Elektronenakzeptor, die Kathode der Elektronenspender. Die Anode bei der LED ist somit das p-dotierte Material und die Kathode das n-dotierte Material.
Bei einer LED ist die Durchlassrichtung allerdings in der technischen Stromflussrichtung angegeben. Die Elektronen wandern aber physikalisch nicht von Plus nach Minus, sondern umgekehrt.
Wenn man Schaltungen berechnet, braucht man einen Bezugspunkt.
Wenn man mehrere Schaltungsteile zusammen fügt, dann müssen die ja zusammen arbeiten. So muss das Ausgangssignal der einen Schaltung vom Eingang der nächsten Schaltung angenommen werden.
Schließt Du einen DVD Player an Deinen Fernseher an, dann muss der Player bestimmte Signale liefern die der Fernseher dann akzeptieren kann. Die Signale müssen auf irgendwas bezogen sein.
Das ist wie Höhenangaben auf einer Landkarte. Auf was sind die bezogen? Wie hoch ist ein Berg? Mann kann den tiefsten Punkt des Tales daneben nehmen, ein Haus das neben dem Berg steht oder irgendeinen Fluss oder Baum in der Landschaft und sagen, dass die Bergspitze 100 Meter höher ist als das. Dann kann man aber nichts vergleichen und je nach Bezugspunkt kommt was anderes heraus. Daher nimmt man den Meeresspiegel und nennt das "Normal Null". So kann man dann die höhe aller Berge der Welt miteinander vergleichen.
Und das "Normal Null" der Elektronik ist die "Erde". Das ist sozusagen das Potential das man bekommt, wenn man eine Stange in den Erdboden steckt.
Jede Spannung kann man dann auf diesen Bezugspunkt beziehen. Das ist wichtig, damit keine hohen Spannungsdifferenzen zwischen verschiedenen Geräten entstehen können. Vor allem ist ein Mensch ja irgendwie (wenn auch oft schlecht) mit dem Erdpotential verbunden. Fasst der ein Gehäuse eines Elektrogerätes an, darf die Spannung zwischen Mensch und Gerät nicht zu hoch sein. Erdet man das Gehäuse, dann kann die Spannung die man durch anfassen abbekommt nicht hoch sein.
Zurück zum Fernseher und DVD Player. Die meisten Geräte haben keine Erde, also keinen Schutzleiteranschluss. Damit die Signalspannungen aber untereinander stimmen gibt es die Masse. Das ist ein eigener Bezugspunkt. Die Masse des Fernsehers und des Players werden über das Kabel verbunden so dass die Videosignale ein definiertes Level bekommen.
Die Masse, also der Bezugspunkt einer Schaltung kann auf Erde liegen, muss aber nicht. Aber die Masse, also der Bezugspunkt verschiedener Schaltungen und Schaltungsteile muss auf dem selben Potential liegen damit es funktioniert, also miteinander verbunden sein.
Meistens nimmt man Minus als Masse. Hat das Gerät aber eine Symmetrische Spannungsversorgung, liegt die Masse in der Mitte. Die beiden Versorgungsleitungen im Gerät sind dann bezogen auf die Masse "Plus" und "Minus": Audiogeräte müssen Wechselspannungen erzeugen, das Signal das die erzeugen muss also in beide Richtungen, also Plus und Minus ausschlagen können.
Zur Röhrenzeit hat man oft Plus als Masse verwendet, denn eine Röhre kann nur Ströme in Richtung Plus erzeugen, Strom kann durch Vakuum nur in eine Richtung fließen. Bei Transistoren hat sich die andere Richtung als effektiver und leichter zu verstehen/berechnen erwiesen, daher haben fast alle modernen Geräte dann Minus als Masse.
P.S.:
Annode und Kathode sind schnell erklärt.
Annode ist das wo Elektronen heraus kommen, Kathode ist das wo Elektronen hinein gehen.
Bei einer Batterie ist die Kathode der Pluspol, denn da gehen Elektronen rein. Physikalisch fließt der Strom von Minus nach Plus. Die Kathode der Batterie nimmt ja Elektronen auf.
Bei einer Diode oder Elektroden die in einem chemischen bad stecken ist das umgekehrt. Da ist die Kathode der Minuspol, denn da gehen die Elektronen ja rein.
Also bei Quellen (batterie) ist die Kathode der Pluspol, bei Verbrauchern (LED) ist die Kathode der Minuspol.
Bei einer LED kann man nicht Plus oder Minus sagen, denn man kann die ja in beide Richtungen anschließen. Nur in eine Richtung kann Strom fließen. So kann man Wechselstrom gleich richten. Legt man Wechselstrom an eine Diode, hängt die ja abwechselnd an Plus und Minus (50 mal pro Sekunde). Aber nur wenn die Seite wo Elektronen rein gehen (Kathode) an Minus liegt, dann kann da auch Strom rein gehen. Deswegen sind die Anschlüsse als Kathode und Anode bezeichnet.
Ich kenne keine Schaltung, da am Chassis '+' stand.
Warum liegt dann der Minus-Pol eines Elkos am Gehäuse?
Außerdem heißt es Anode und nicht 'Annode', Community-Experte.
Soso, die Elektronen treten aus der ungeheizten Anode aus und dringen in die geheizte Kathode ein.
Und wo hast Du das gelesen?
Oder einfach nur nicht verstanden?
Wieso wird dann aber der Stromkreis mit dem -pol geerdet
Ein Stromkreis wird nicht immer geerdet.
Bei einer Taschenlampe zum Beispiel nicht.
Auch kommt es durchaus vor, dass der Pluspol geerdet / auf "Masse" gelegt wird, auch wenn das selten ist. Zum Beispiel im Fall negativer Versorgungsspannungen in Bezug auf Masse- / Erdpotential.
Die "Masse" ist in den meisten Fällen beliebig wählbar. Anscheinend hat es sich jedoch zum Standard entwickelt, den Minuspol als Masse zu wählen.
wieso ist er bei einer Led die Anode?
Gute Frage.
Aus diesen Beiden Artikeln kannst Du die Antwort zusammenbasteln:
https://naturwissenschaften24.com/anode-kathode-bei-led-licht-was-ist-was-aufklaerung-xz2/
https://de.wikipedia.org/wiki/Anode#Elektrotechnik
Dabei ist die Anode die Elektrode, an der Elektronen vom umgebenden Medium (Elektrolyt, Vakuum, Silizium) auf die Elektrode übergehen
Das "umgebende Medium" ist in diesem Fall anscheinend der Halbleiterkristall der LED.
Die Elektronen fließen also aus dem Halbleiterkristall in die Anode (normalerweise am Pluspol) in den Stromkreis, dann über die Batterie wieder zur Kathode in den Halbleiterkristall.
Eine etwas seltsame Perspektive, daher auch die seltsame Bezeichnung. Hat mich auch verwundert.
Auch interessant: https://www.led-universum.de/ma00018000000
Die Elektronen fließen von Minus nach Plus. Da sie aber eine elektrisch negative Ladung tragen, fließt der elektrische Strom von Plus nach Minus. Wenn man das vorher gewusst hätte, dann hätte man das wohl umgekehrt definiert. Aber nun ist es eben so.
Mit dem Magnetfeld hat man ein ähnliches Problem. Der Südpol des Erdmagnetfeldes ist in Nordkanada, der Nordpol am Rande der Antarktis.
Die Elektronen sind negativ geladen und befinden sich am Minuspol. Sie bewegen sich vom Minuspol zum Pluspol. Der Pluspol ist durch das Fehlen von Elektronen positiv, weil die positiven Protonen der Atomkerne überwiegen.
Die technische Stromrichtung, die normalerweise auf Schaltplänen angegeben ist, verläuft von Plus nach Minus, weil man früher glaubte, die Elektronen seien positiv.
Die physikalische Stromrichtung, d.h. der Fluss der Elektronen verläuft von Minus nach Plus, weil die Elektronen in Wirklichkeit negativ sind. Dabei spielt es keine Rolle, dass der Minuspol geerdet ist und die Elektronen quasi aus dem Boden herausfließen statt hineinfließen.
Ein gutes Beispiel sind die alten Radioröhren (Vakuumröhren). Bei denen musste die negative Kathode beheizt werden, damit die negativen Elektronen dort austreten konnten, obwohl der Fluss technisch gesehen von der Anode zur Kathode verläuft.
https://www.frustfrei-lernen.de/elektrotechnik/stromrichtung-technisch-physikalisch.html
Ergänzung zu Kathode und Anode bei Halbleitern: https://naturwissenschaften24.com/anode-kathode-bei-led-licht-was-ist-was-aufklaerung-xz2/
Soso, die Elektronen treten aus der ungeheizten Anode aus und dringen in die geheizte Kathode ein.
Wo hast du das gelesen?