Wie schnell fließt der Strom durch die Leitung?
Ich weiß von meinem Physiklehrer das es davon abhängig ist wie hoch die Spannung ist. Habe dazu aber keine Formel gefunden (Ich will wissen welchen Weg ein Elektron pro Zeit durchläuft, und nicht die Reaktionszeit am anderen Ende der Leitung)
7 Antworten
Da Elektronen gegeneinander knallen wirst du das Elektron, dass du durch die Leitung jagst, nicht am anderen Ende wieder herausbekommen.
Such einmal im Internet nach "Geschwindigkeit Elektronen". Da findest du eine Menge Seiten, auf denen das anhand konkreter Beispiele vorgerechnet wird, z. B. diese hier:
Die Geschwindigkeit der Elektronen in einem Leiter hängt nicht von der Spannung ab, da irrt sich Dein Lehrer.
Als Beispiel ein Gleichstrom von 1 A fliesst in einem Kupferleiter mit 1 mm² Querschnitt. Die Geschwindigkeit wäre in diesem Fall 0,074 mm/s.
Wird der Leiterquerschnitt auf 2 mm² erhöht, dann verringert sich die Geschwindigkeit der Elektronen auf die Hälfte.
Bei Wechselstrom ändert sich die Richtung mit der Frequenz, daher bleiben die Elektronen prktisch auf ihrem Platz stehen und schwingen ledigleich im Takt der Stromfrquenz
In der Tat kommt es in der alltäglichen technischen Praxis eher auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Spannung an (Lichtgeschwindigkeit). Das war hier aber nicht die Frage. Deshalb habe ich diese Frage ja auch als ziemlich theoretische Frage qualifiziert, die im Alltag kaum eine Rolle spielt.
Nein.
Elektrischer Strom sind bewegte Ladungen im Leiter. Sowohl in obiger Frage als auch beim Strom geht es wirklich um die Geschwindigkeit der Elektronen im Draht. Und die ist von der Lichgeschwindigkeit vergleichbar weit weg wie die meiner Oma...
:) dompfeifer und ich haben fast gleichzeitig kommentiert.
Damit kein Missverständnis aufkommt: Die Reaktionszeit am anderen Ende der Leitung ergibt sich aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Feldes, ja.
Der Lehrer irrt sich hier nicht! Selbstverständlich beeinflusst die Spannung maßgeblich die Geschwindigkeit der Ladungsträger. Wiki unter "Driftgeschwindigkeit": "Je stärker das angelegte elektrische Feld ist, desto höher ist die Driftgeschwindigkeit". Wiki muss natürlich nicht immer maßgebend sein. Aber hier stimmt der Satz bei Wiki.
Dummerweise wird ohne Spannung die Geschwindigkeit der Elektronen gleich Null sein, denn ohne Spannung kriegt man keinen Strom durch die Leitung. Das mögen zwar kleine Spannungen für ein Ampere sein, nur Strom ohne Spannung habe ich noch nicht gesehen.
Daran zeigt sich der Qualitätsunterschied zwischen einem naturwissenschaftlichen und einem Lehramts-Studium.
Ich kann dem Fragesteller aber nur raten, sich nicht fachlich mit dem Lehrer auseinanderzusetzen. Auf lange Sicht zieht man da den Kürzeren.
Muss man nicht erst was können sprich Physik um das dann als Lehrer (kleine Zusatzausbilung) zu Lehren?
Sonst müsste man wenn man Lehren kann alles lehren können (mit einer kleinen Zusatzausbildung)
Oh nee nun seh ich meine Lehrer in ganz neuem Licht sie haben mal was von etwas gehört von dem sie nicht alles wissen aber das was sie wissen meinen sie ganz genau zu wissen und geben eben dieses geben sie weiter.
Hmm wieso nimmt man nicht gleich jeman der Ahnung hat siehe oben
Dazu solltest Du einmal unter "Stromdichte" und "Driftgeschwindigkeit" recherchieren. Für die alltägliche technische Praxis spielt Deine Frage übrigens kaum eine Rolle.
Das von Karl37 vorgestellte Ergebnis von 0,074 mm/s bei Gleichstrom von 1 A in einem Kupferleiter mit 1 mm² Querschnitt erscheint da durchaus plausibel. Insofern die Stromdichte von der Stromstärke (Stromstärke durch Leiterquerschnitt = Stromdichte) und diese wieder von der angelegten Spannung abhängt, ist hier bei einer gegebenen Anlage natürlich die elektrische Spannung maßgebend. Da hat Dein Lehrer vollkommen Recht, da irrt sich Karl37.
hey es ist Wochenende und es gibt ein anderes geschlecht! so nerdtich war ich nichmal als das cool war, neeee das war nie cool
Außer man setzt sie unter strom oder man zwingt sie euer neonerd geplapper anzuhören, oh nee habt ihr keine passende geschlechtspartner?
Nein, der irrt sich nicht. In meinem Rechenbeispiel gibt es nur 2 Größen, die auf die Geschwindigkeit der Elektronen einen Einfluß haben. Die Stromstärke und der Querschnitt des Leiters. Die beiden Parameter Widerstand und Spannung sind wohl mit der Stromstärke verknüpft, das ist aber nicht die Fragestellung. Oder anders gesagt, zur primären Ursache für die Geschwindigkeit der Elektronen gehören der Widerstand und die Spannung nicht. Betrachte ich allein die Spannungsänderung, dann könnte sowohl eine Spannungserhöhung wie auch eine Spannungserniedrigung die gleiche Geschwindigkeitsänderung der Elektronen hervorrufrn.
Aber wenn ich die Spannung verdoppel zugleich aber auch noch den Widerstand, dann ist der Stromgeschwindigkeit die gleiche Also hat in dem Fall die Spannung doch nichts zu sagen. Sondern kann nur aus dem Strom erkennen wie schnell die Elektronen wandern. Dann hat mein Lehrer doch unrecht und Karl liegt im recht.
Wenn Du mit der Spannung gleichermaßen den Ohm'schen Widerstand erhöhen würdest, bliebe natürlich die Stromstärke konstant gemäß Ohm'schem Gesetz. In diesem ziemlich unalltäglichen, aufwändigen und praxisfernen Sonderfall würdest Du aber die Anlage verändern. Diesem exotischen Einwand von Dir habe ich deshalb aber schlauerweise schon vorgebeugt, indem ich schrieb: "......ist hier bei einer gegebenen Anlage (d.h. gegebener Leitungsquerschnitt, Widerstand u.s.w.) natürlich die elektrische Spannung maßgebend". Das soll heißen bei einer unveränderten Anlage. Und das ist schließlich der anzunehmende Normalfall. Wenn ich bei der Beschreibung eines Zusammenhanges von Vornherein gleich die Konstanz aller Größen in Frage stelle, komme ich ja kaum zu einem brauchbaren Ergebnis. Mit solchen Spitzfindigkeitenn wirst Du Deinen Lehrer kaum beeindrucken, sondern bestenfalls nur nerven.
Ja, in der Praxis ist es so wie du es sagst. Wenn ich dir aber als Wert eine Spannung sage, kannst du mir nicht sagen wie schnell sich die Elektronen bewegen. Sage ich dir aber die Stromdichte einer Leitung, dann kannst du mir sehr wohl sagen wie schnell sich die Elektronen bewegen.
Und mein Lehrer hatte ja behauptet das man es NUR an der Spannung erkenne wie schnell sich die Elektronen bewegen. Und andere Faktoren seien dabei egal, was ja nicht stimmt. Und deshalb hatte der Karl37 es auch als falsch bezeichnet.
Wenn Dein Lehrer gesagt haben sollte, allein die Spannung sei ausschlaggebend ohne Berücksichtigung von Widerstand und Leitungsquerschnitt (So war das Deiner Fragestellung nicht zu entnehmen!), dann hätte er etwas Falsches gesagt. Wahrscheinlich war das ein Missverständnis, das wird sich wohl klären lassen..
Eine gute frage, bei den heutigen Taktraten bei Processoren müssen die signalleitung genau die gleiche länge haben sonst kommt alles durcheinander also spielt zeit und weg eine wichtige Rolle. Hmm aber wie schnell genau weis ich auch nicht ich dachte immer annähernd lichtgeschwindigkeit aber dann kommt die sache mit dem steigendem gewicht, nun hast du mich voll werwirrt
Die elektronen bewegen sich alle gleichzeitig miteinander. das heißt egal wie langsam ein elektron eine leitung betritt, am anderen ende fließt nahezu gleichzeitig (lichtgeschwindigkeit?) ein anderes elektron wieder heraus. also mach dir wegen der reaktionszeit keine sorge ;) in meine fragestellung war diese thematik nicht die rede.. hatte ich extra erwähnt
Also die Elektronen bewegen sich ja ziemlich langsam. Aber bewegt sich das elektromagnetische Feld nicht mit Lichtgeschwindigket? Darauf kommt es doch dann eigentlich an, oder?