Was fließt bei elektrischem Strom tatsächlich (und wie schnell)?

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4 Antworten

stell dir den stromkreis mal vor wie eine fahhradkette.

so bald du vorne in die Pedale trittst, beginnt sich das Ritzel hinten an zu bewegen, aber ein bestimmtes glied braucht braucht eben eine gewisse zeit, bis es hinten bzw. vorne am ritzel ankommt. du kannst dir also die gleider der kette wie die elektronen vorstellen. der strom an sich ist nichts weiter als die Kraft die wirkt, wenn sich die kette bewegt.

beim wechselstrom wird halt eben ähnlich wie bei der säge die kette hin und her bewegt. energie wird jedes mal übertragen, wenn sich das ritzel bewegt. aber die kettengleider (elektronen) bleiben mehr oder weniger wo sie sind.

lg, Anna

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nax11 09.10.2017, 08:51

Der Vergleich wäre mir nicht eingefallen - wirklich Klasse!!

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Jo3591 09.10.2017, 09:40
@nax11

Es gibt noch den Vergleich mit einem Rohr, das völlig mit Tischtennisbällen mit demselben Durchmesser wie das Rohr gefüllt ist. Ein Tischtennisball soll ein Elektron darstellen. Wenn Du an einem Ende einen Ball nachschiebst, fällt am anderen Ende sofort ein Ball raus. Bis der neue Ball auch rausfällt, mußt Du aber noch so viele nachschieben, bis alle vor ihm liegenden Bälle auch raus sind.

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Mannimanaste 09.10.2017, 14:38
@Jo3591

@Jo3591:

danke für diesen zusätzlichen schönen Vergleich, der die Sache ebenso wie der Vergleich mit der Fahrradkette super anschaulich verdeutlicht!   :)

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Peppie85 09.10.2017, 16:43
@Mannimanaste

bitte nicht böse sein, aber ich finde den vergleich mit der kette anschaulicher, da es sich genau wie beim strom um einen geschlossenenen kreis handelt.

lg, Anna

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Bewegliche Elektron in den Metallen bzw. Ionen in den Elektolyten kommen durch die Spannung in Bewegung. Diese Elektronen fließen grundsätzlich vom negativen Pol zum positiven Pol. Ihre Geschwindigkeit beträgt lediglich einige Zentimeter pro Sekunde. Das hängt natürlich von der Spannung ab.  Beim Wechselstrom schwanken die Elektronen entsprechend der Frequenz um einen Ruhepunkt.

Weil man die Erkenntnis über die Bewegung erst später bekam, gibt es heute die Differenz zwischen der physikalischen Stromrichtung von Minus nach Plus und der technischen Stromrichtung von Plus nach Minus. Bei Berechnungen spielt die Stromrichtung keine Rolle.

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Elektrischer Strom ist die Verschiebung von Ladungsträgern gegenüber ihrem Leiter. Gewöhnlich werden Elektronen in einem metallischen Leiter verschoben. Da ist das Bild mit den Wassermolekülen im Wasserfluss durchaus passend beim Gleichstrom. Du kannst Dir das auch vorstellen wie die Perlen, die auf einer ringförmigen Schnur verschoben werden. Dabei veranschaulicht der Ring den Stromkreis.

Beim Wechselstrom wird die Stromrichtung ständig geändert, bei unserem öffentlichen Stromnetz 50 mal pro Sekunde. Da vibrieren die Elektronen auf der Stelle ohne fortgesetzte Verschiebung.

Es gehört nicht zu den Eigenschaften des Impulses, "schneller sein zu können als Elektronen". Und warum sollten die Elektronen im Leiter auch ausgerechnet "schnell" abdriften "können", wie kommst Du nur darauf? Da ist doch die Weinbergschnecke zehnmal schneller! Die Driftgeschwindigkeit (siehe dazu bei Wiki) der Elektronen beim Gleichstrom liegt meist im Bereich von 0,1 mm/s. Das sind etwa 36 cm pro Stunde.

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Mannimanaste 09.10.2017, 14:43

Hi dompfeifer,

Es gehört nicht zu den Eigenschaften des Impulses, "schneller sein zu können als Elektronen". Und warum sollten die Elektronen im Leiter auch ausgerechnet "schnell" abdriften "können", wie kommst Du nur darauf?



ich komme darauf, weil die Glühbirne sofort (bzw. sehr schnell) leuchtet, wenn man den Strom einschaltet (egal ob Wechsel- oder Gleichstrom), und zwar auch bei sehr langen Leitungen.

Es ist - wie die super Antwort von @Peppie85 anschaulich beschreibt, sehr wohl der Impuls, der die Kraft im Leiter viel schneller überträgt, als sich die Elektronen im ihm bewegen können.

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dompfeifer 09.10.2017, 15:22
@Mannimanaste

Ja, ich glaube, ich habe Dich jetzt verstanden. In dem Sinne hast Du recht. Deine Fragestellung mit "denselben Elektronen" war hier zu verwirrend. Deshalb noch einmal von vorne:

Ich komme auf mein Perlenkettenmodell zurück und auf das großartige Fahrradkettenmodell von Peppi85 (siehe oben).

Wenn Du im Perlenkettenring an einer Stelle eine Perle gegenüber der Schnur verschiebst, folgen die anderen Perlen sofort nach. Da setzen sich die Impulse von einer Perle bis zur letzten fort mit ungefährer Schallgeschwindigkeit. Von der Verzögerung kannst Du nichts merken. Die Perlen selbst verschieben sich dagegen ganz langsam und praktisch gleichzeitig.

Wenn Du am Berg in die Fahrradpedale trittst, wandert die Kraft sofort mit ungefährer Schallgeschwindigkeit zum Hinterrad. Von der Verzögerung kannst Du nichts merken. Die Glieder der Fahrradkette dagegen verschieben sich dabei ganz langsam und praktisch gleichzeitig.

Wenn Du den Lichtschalter betätigst, setzt sich die elektrische Spannung mit Lichtgeschwindigkeit bis zur Lampe fort. Von der Verzögerung kannst Du nichts bemerken. Die Elektronen in den beiden Leitern dagegen verschieben sich wie Kettenglieder gleichzeitig unterhalb des Schneckentempos.

Einverstanden jetzt?

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Mannimanaste 09.10.2017, 15:30
@dompfeifer

Danke für Deine Mühe! Ja, jetzt passt alles zusammen!  :)

Allerdings ist das mit der Lichtgeschwindigkeit der elektrischen Spannung im Leiter meines Wissens abhängig von der Art und dem Material des Leiters, und nur im Optimalfall tatsächlich Lichtgeschwindigkeit. Oder liege ich da falsch?

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ja, es ist in der Tat der Impuls, der sich bemerkbar macht und mit ungefähr Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Im Gleichstromfall wandern dennoch die Elektronen im Leiter, aber die Geschwindigkeit ist relativ langsam. Im Wechselstromfall bleiben sie fast auf der Stelle stehen, weil die Polarität ständig wechselt

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Mannimanaste 09.10.2017, 05:55

Danke für Deine Antwort.

Gleichstrom ist also deutlich langsamer als Wechselstrom?

Und welche Art Strom ist das in unseren Nervenfasern (das ist ja auch deutlich langsamer als LG)?

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charles2520 09.10.2017, 06:01
@Mannimanaste

nein, der Impuls ist ja auch bei Gleichstrom vorhanden, nur hier kann man im Gegensatz zum Wechselstrom eine Elektronenbewegung im Leiter feststellen... zu den Nervenfasern kann ich nichts sagen

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KarlRanseierIII 09.10.2017, 06:21
@Mannimanaste

Wenn ich recht entsinne ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit bei Nerven recht langsam. Ein Strom im Sinne eines Elektronenflusses fließt nicht.

Ich meine, daß es zu einer Ladungstrennung kommt, die induktiv zu einer Ladungstrennung in der benachbarten Zelle führt usw. usf. . Die Ladungstrennung geschieht dabei durch einen 'Ionenstrom'. In etwa wie es bei einem Ionenstrom bei einer Flüssigkeit geschieht mit Kathode und Anode.

Fachliteratur sollte das aber genauer klären können, die Ausbreitungsgeschwidigkeit läßt sich ja relativ gut und einfach messen. Werte habe ich allerdings nicht im Kopf.

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