Sind alle Elektronen in einem Leiter bzw Stromkreis gleich schnell?
Es fließen immer gleich viele Elektronen vom (Physikalische Richtung) ( - ) zum ( + ) Pol. Wenn Elektronen nun durch einen Widerstand bzw Verbraucher wie eine Glühbirne fließen werden diese heiß. Gehen wir hier von einem Widerstand aus. Dieser wird warm weil soweit ich das verstanden habe, die Kinetische Energie der Elektronen durch Zusammenstöße in Wärme Energie umgewandelt wird (durch Reibung). Sind diese Elektronen nun langsamer als dieses davor, wenn nicht wie kann es dann sein dass ein Widerstand trotzdem warm bleibt und sich nichts an der Kinetischen Energie der Elektronen ändert?
Außerdem müsste sich die Kinetische Energie Quantenhaft ändern oder?
Danke an alle Physik/Chemie Helden die mir diese Frage beantworten können, mein Verständnis hadert schon lange mit dieser Frage und ich konnte bis jetzt keine Befriedigende Antwort im Netz finden <3
2 Antworten
Dem hier beschriebenen Stromkreis wird über die Stromquelle ständig Energie zugeführt, die am Widerstand als Wärme an die Umgebung abgeführt wird. Damit haben wir die klassische Elektroheizung.
".... wie kann es dann sein dass ein Widerstand trotzdem warm bleibt..."
Warum nicht? Es wird dem Widerstand doch ständig Energie zugeführt!
".... und sich nichts an der Kinetischen Energie der Elektronen ändert?"
Was sollte sich da bei konstantem Stromfluss warum ändern?
"Sind alle Elektronen in einem Leiter bzw Stromkreis gleich schnell?"
Die Elektronen verschieben sich im unverzweigten Gleichstromkreis mit konstantem Leiterquerschnitt wie die Perlen auf der Perlenkette oder die Glieder auf der Fahrradkette. Im unverzweigten Gleichstromkreis ohne induktive oder kapazitive Widerstände ist die Driftgeschwindigkeit der Elektronen genau dann an jeder Stelle gleich, wenn der Leiterquerschnitt an jeder Stelle gleich ist.
Zum Vergleich: In der unverzweigten Wasserleitung ist die Strömungsgeschwindig-keit genau dann an jeder Stelle gleich, wenn der Leitungsquerschnitt an jeder Stelle gleich ist. Im unverzweigten Straßenverkehr ist die durchschnittliche Fahrzeug-geschwindigkeit genau dann an jeder Stelle gleich, wenn die Straßenbreite an jeder Stelle gleich ist. An Engstellen ist die Geschwindigkeit am Größten. Davor stehen die Fahrzeuge im Stau, bis sie sich am Engpass einfädeln.
Hey danke für deine Antwort :)
Das mit der Glieder auf der Fahrradkette ist ein schöner Vergleich der so anschaulich erklärt ist dass sogar ich diesen verstehe, vor allem mit der Ergänzung, dass man dem System ja permanent eine konstante Energie zufügt.
Die Antwort liegt im Widerstand selbst. Ein Widerstand ist das Maß dafür wie viel Spannung du brauchst um eine bestimmte Stromstärke zu erzielen (und die Stromstärke ist ja letztlich ein Maß dafür, wie viele Elektronen pro Fläche und Zeit fließen). Soll heißen, bei gleicher Spannung aber höherem Widerstand fließen weniger Elektronen. Sie sind in dem Sinn also langsamer.
Ihre tatsächliche Geschwindigkeit im Leiter ist sowieso statistisch verteilt und allgemein sind fließende Elektronen echt langsam. Der Strom ist ja nur deswegen instantan da, weil du vorne ein Elektron in den Leiter rein drückst und dadurch hinten eins raus fällt. Bis aber das erste Elektron ganz durch ist, dauert das eine Weile.
Genau. Elektronen fließen ja nicht einfach schnurgerade durch einen Leiter, sondern kollidieren ständig mit anderen Elektronen oder Atomen. Das wär auch bei einem Supraleiter noch so. Nur verhalten sich die Felder dabei wohl anders.
Du kannst aber die durchschnittliche Geschwindigkeit über die Driftgeschwindigkeit ausrechen: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Driftgeschwindigkeit
Wie genau das alles dann funktioniert übersteigt dann aber etwas meine Expertise auf dem Gebiet. Da solltest vielleicht mal jemanden fragen, der mehr Ahnung hat.
Erstmals danke für deine Antwort!
Dass der Widerstand eines Leiters abhängig von Leiterquerschnitt/Länge fließen ist mir bewusst muss aber nicht bedeuten dass diese tendenziell langsamer werden, es können ja auch nur weniger durch diesen aber mit der gleichen Geschwindigkeit fließen wie zb. Autos auf einer Straße auf der eine Spur gesperrt ist.
Also ist die Geschwindigkeit Quasi statistisch verteilt, weil diese mit anderen Teilchen Kollidieren oder wie kann ich das verstehen?
Bzw anders gefragt, ginge man von einem Supra Leiter aus wären dann alle Elektronen (mit minimalster Toleranz) gleich schnell?