Wie fließt Strom woher kommen die Elektronen?
Hallo,
ich möchte nun endlich mal verstehen wie Strom eigentlich fließt und woher die Elektronen kommen die ja beim Strom fließen.
Ein sehr guter Vergleich ist für mich die Spannung mit Druck und den Strom mit Volumenstrom zu vergleichen. Hat man nun zwei Gefäße, das eine Voll und das andere leer und verbindet sie mit einem Rohr unten fließt so lange Wasser durch den Leiter(=Rohr) solange es einen Potenzialunterschied (=Spannung) zwischen den Wasserpegeln gibt. Dabei stellt sich ein Volumenstrom ein (=Strom) der 0 wird, sobald es keinen Potenzialunterschied mehr gibt.
Wenn man jetzt einen Stromkreis betrachtet mit einem generator/batterie einer Leitung und einem Verbraucher stellt der Generator sozusagen die Elektronen bereit die eine gewisse Spannung haben, kann man das so sagen? Aber woher kommen diese Elektronen? Die können ja nicht einfach so auftauchen..
Denn wie der Name schon sagt StromKreis und ein Kreis ist ein abgeschlossenes System. Wenn man das ganze jetzt Atomar betrachtet, dann haben ja Metalle die Eigenschaft, dass sie durch die "Elektronenwolke" freie Ladungsträger haben oder? Sind freie Ladungsträger Elektronen ?
Vorher wurde mir die Frage benatwortet, dass Spannung gleich dem Abstand des Elektrons zum Atomkern ist. Aber wenn die Elektronen sich um Kupferkabel frei bewegen können, woher wissen sie dann wie weit sie sich vom Atomkern entfernen müssen?
Und ein Strom ist ja ein Druchsatz pro Zeiteinheit, dass heisst die Elektronen müssten ja durchaus, wenn sie weiterfließen durch ein anderes Elektron ersetzt werden, nur woher kommen diese?
Sind die im Verbraucher enthalten oder schweben paar Elektronen so in der Wel herum die sich dann da verpflichtet fühlen mitzuwirken?
8 Antworten
Die Leiter bestehen ja z.b. aus Kupfer. Die haben ein Elektron auf der äußerten schale. Das spring von alleine eh gerne Mal zwischen den Atomen hin und her.
Da hast du schonmal eine Quelle von Elektronen.
Desweiteren:
Die Elektronen verschwinden nicht. Die Bewegung der Elektronen ist der Strom.
Nehmen wir ein einfaches Beispiel: ne kupfrdrahtspule und eine Lampe dran.
Da kommen die Elektronen weder rein oder raus.
Wenn nun an der Spule ein magnetisches Feld sich verändert wird eine Spannung induziert. Sprich: das magnetische feld fängt an die Elektronen in der Spule in eine Richtung zu schubsen. Dadurch werden Plätze auf den Atomen frei (die mit nem fehlendem Elektron positiv geladen sind) und Elektronen aus dem Leiter von der Lampe rücken nach.
Fazit Stromfluss. Lampe leuchtet.
Strom gibt dabei a wieviele Elektronen in einer bestimmten Zeit durch einen Schnitt des Leiter fliessen.
Und die Spannung gibt an wie stark und wieviele Elektronen geschubst werden in der Spule.
Generatoren funktionieren exakt so.
Bei Akkus werden die Elektronen erst komplett auf eine Seite geschubst. Sie wollen aber auf eine andere.
Der Youtuber erklärt das sehr anschaulich:
Die können ja nicht einfach so auftauchen..
Tun sie auch nicht. Die Elektronen die sich da bewegen stammen zum Großteil nicht aus der Energiequelle, sondern sind frei bewegliche Ladungen in der Leitung.
Wenn der Stromkreis geschlossen wird, fängt der Strom deshalb auch überall gleichzeitig an zu fließen.
Mit deiner Metapher des Wasserrohrs gesprochen: stell dir vor die Wasserleitung ist bereits voll mit Wasser, wenn du anfängst zu pumpen :-)
Ich würde - ganz grob - etwa 3 Arten unterscheiden:
- Ladung ist getrennt - wenn Stromkreis geschlossen wird, kommt es zu einem Ladungsausgleich (danach ist Schluss, Strom fließt also von A nach B).Diese Situation hast zu z.B. bei einem Kondensator. Wie die Ladung getrennt wurde, ist erst mal unerheblich.
- Ladung wird getrennt, z.B. durch chemischen Prozess, wie in einer Batterie: Auf der einen Seite entstehen Elektronen, auf der anderen Elektronenmangel. Die Elektronen können dann außerhalb des Reaktionsbeckens über den Stromkreis auch von A nach B fließen.
- Durch ein veränderliches Magnetfeld werden Elektronen in eine Richtung "gedrückt". Es kommt zu einem geschlossenen Stromkreis. Bezeichnend ist hier, dass die Elektronen nicht von A nach B fließen, sondern im Kreis. - bzw. bei Wechselstrom hin- und her.
Sie sind in Metallen als frei bewegliche Ladungen verfügbar. Und zwar in sehr sehr großer Menge.
bzw wenn ich wo einen Elektronenüberschuss habe wie kann man sich das vorstellen? Woher nehm ich denn die Elektronen die für einen Überschuss sorgen und was passiert dann mit den Atomen die eben keine Elektronen mehr haben und dann positiv geladen sind? Suchen sie sich irgendwo freie Elektronen um wieder in den neutralen Ladungszustand zu gelangen? und dann gibts halt mal ne fette entladung?
Früher oder später gibt es einen Ladungsausgleich... Ein Beispiel dafür sind Gewitter. Durch Reibung findet Ladungstrennung statt - irgendwann ist der Unterschied so stark, dass es zu einem Blitz - und damit Ladungsausgleich kommt.
Ladung kann aber auch lange erhalten bleiben... Und Hochspannungskondensatoren können sich unter gewissen Umständen mit der Zeit auch selbst wieder aufladen. Daher sollte man auch z.B. keine alten Röhren von Röhrenmonitoren ohne entsprechende Maßnahmen anfassen -auch wenn sie Jahrelang nicht eingeschaltet waren. (Wobei das heute nicht mehr so relevant ist, das Kindern beizubringen, die Schrotthaufen auf Dörfern nach "Bastelelektronik" durchstöbern ^^)
also können sich zb Ladungsträger aus einer Kupferleitung und einer Aluminumleitung frei Vertauschen sozusagen ohne, dass was passiert ?