Elektronen – die neusten Beiträge

[Physik] Plattenkondensator: Dielektrikum?

Guten Tag,

ich benötige noch ein bisschen Hilfe, um das Thema perfekt zu verstehen. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen und ausführlichen Antworten.

Die Kapazität eines Kondensators würde sich noch weiter erhöhen, wenn man einen anderen Nichtleiter außer Vakuum zwischen den Platten platziert. Den Nichtleiter nennt man Dielektrikum.

Das habe ich verstanden.

(Als Dielektrikum wird eine elektrisch schwach- oder nichtleitende Substanz bezeichnet, in der die vorhandenen Ladungsträger nicht frei beweglich sind. Ein Dielektrikum kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. [Quelle: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Dielektrikum])

Wenn man ihn zwischen den Platten platzieren würde, würden sich die Elektronen im Dielektrikum so verteilen, dass sie zur positiven Kondensatorplatte zeigen und von der negativen Kondensatorplatte weg.

Das verstehe ich leider noch überhaupt nicht. Denn wie soll es denn innerhalb eines Elektrons auch eine positive Ladung geben? Wie kann es sein, dass sich hier die Elektronen zu kleinen Dipolen entwickeln? Ein Elektron hat doch die Elementarladung -e. Dann kann es doch kein Proton geben? Wie kann es überhaupt Protonen in einem elektrischen Leiter geben? Besteht Strom nicht immer nur aus Elektronen?

Das Dielektrikum leitet also nicht, verschiebt aber durch den Einfluss des elektrischen Feldes seine Ladung asymmetrisch. 

Das verstehe ich leider auch noch nicht. Was versteht man denn unter einer symmetrischen Verschiebung von Ladung und was versteht man unter einer asymmetrischen Verschiebung von Ladung?

Die Moleküle werden dann zu Dipolen mit der gleichen Wirkung wie die gegenüberliegende Platte, wodurch noch mehr Ladung auf dem Kondensator gespeichert werden kann.

Ich verstehe leider, wie bereits oben beschrieben, nicht, wie es bei Elektronen überhaupt zu Dipolen kommen kann. Ich kannte Dipole (Ein Dipol-Molekül ist insgesamt ein elektrisch neutrales Molekül, in dem jedoch Elektronen unsymmetrisch verteilt sind [Quelle: https://www.leifichemie.de/aufbau-der-materie/wechselwirkungen/grundwissen/dipol-molekuele#:~:text=Ein%2520Dipol%252DMolek%C3%BCl%2520ist%2520insgesamt,und%2520der%2520andere%2520negativ%2520ist.]) nur von Magneten und von Chemie.

Bild zum Beitrag
Strom, Energie, Elektrotechnik, Spannung, Atom, dipol, Elektrizität, Formel, Kondensator, Ladung, Physiker, elektrisches Feld, Elektronen

[Physik] Elektrizität: Plattenkondensator?

Guten Tag,

leider verstehe ich den folgenden Text noch nicht so gut.

Der Plattenkondensator besteht aus zwei gegenüberliegenden Platten.

Das verstehe ich.

Der Minuspol der Batterie hat einen Elektronenüberschuss, der Pluspol einen Elektronenmangel.
Der Minuspol drückt deshalb die Elektronen weg, der Pluspol zieht sie an.

Das verstehe ich.

Dadurch sammeln sich auf der Kondensatorseite zum Minuspol die Elektronen und auf der Seite des Pluspols die positiven Ladungen,

Das verstehe ich.

weil die Elektronen auf Seite des Pluspols vom Kondensator weg zum Pluspol gezogen werden.

Das verstehe ich leider noch nicht. Das sagt doch genau das Gegenteil, oder nicht? Das sagt, dass die Elektronen zum Pluspol gezogen werden als Begründung dafür, dass sich die Elektronen auf der Kondensatorseite zum Minuspol sammeln.

Zusätzliche Fragen:

  • Im allgemeinen werden doch die Elektronen vom Pluspol angezogen, oder nicht?
  • Aber wieso sammeln sich dann hier die Elektronen am Minuspol?
  • Es können doch am Minuspol nicht immer mehr Elektronen werden, oder? Oder können sich da unendlich Elektronen sammeln? Irgendwann ist doch das Limit an Elektronen erreicht, welche sich am Minuspol sammeln können und alle ankommenden Elektronen passieren den Kondensator ungehindert? (Meine Gedanken dazu) Wie ist es wirklich?
  • Ist die Stromrichtung der Elektronen im Leiter immer von der kürzeren Seite der Spannungsquelle (im eingezeichneten Schaltplan) zur längeren Seite (da wo der Strich länger ist) der Spannungsquelle?
Bild zum Beitrag
Strom, Elektrotechnik, Spannung, Elektrizität, Kondensator, Elektronen, Plattenkondensator, Stromkreis

Was liegt hier vor (Chemie, Formel)?

Stimmt folgende Lösung oder ist das falsch (ich dachte ein Atom kann max. 8 Elektronen binden)?:

In dem Bild scheint eine Lewis-Struktur eines Moleküls dargestellt zu sein, das ein zentrales Phosphoratom (P) enthält, das an vier Sauerstoffatome (O) gebunden ist. Zwei dieser Sauerstoffatome sind wiederum an Wasserstoffatome (H) gebunden, wodurch Hydroxylgruppen (-OH) entstehen.

Um zu überprüfen, ob die Oktettregel gilt:

1. **Phosphor (P)**: Phosphor kann aufgrund seiner Position in der dritten Periode des Periodensystems die Oktettregel überschreiten. Es kann mehr als 8 Elektronen aufnehmen. In dieser Struktur hat Phosphor mehr als 8 Elektronen um sich (4 Bindungen zu Sauerstoff).

2. **Sauerstoff (O)**: Jeder Sauerstoff sollte die Oktettregel einhalten. Die gezeigten freien Elektronenpaare deuten darauf hin, dass jeder Sauerstoff 8 Elektronen hat (einschließlich der gemeinsam genutzten Elektronen in den Bindungen).

3. **Wasserstoff (H)**: Wasserstoff benötigt nur 2 Elektronen, was in der Struktur durch die Bindung an Sauerstoff erreicht wird.

### Fazit:

- Phosphor darf mehr als 8 Elektronen haben (erweitertes Oktett).

- Sauerstoff und Wasserstoff erfüllen die Anforderungen ihrer Elektronenkonfiguration.

Daher ist das Bild korrekt, und die Oktettregel wird für Sauerstoff und Wasserstoff eingehalten. Phosphor überschreitet die Oktettregel, was für Elemente ab der dritten Periode typisch ist.

Bild zum Beitrag
Wasser, Atom, Bindung, Chemieunterricht, Elemente, Formel, Ionen, Moleküle, Periodensystem, Reaktion, Sauerstoff, Oxidation, Redoxreaktion, chemische Reaktion, Elektronen, organische Chemie, Reaktionsgleichung, Strukturformel

Ist es Zufall, dass unser Raum 3 Dimensionen hat und in der Elektrodynamik elektrische Felder, magnetische Felder und Bewegung im Prinzip senkrecht zueinander?

Habe dazu mal ChatGPT befragt, hier die Antwort:

Die Frage, ob die dreidimensionale Natur des Raums und die orthogonalen Beziehungen zwischen elektrischen Feldern, magnetischen Feldern und Bewegungen Zufall sind, berührt tiefere physikalische und mathematische Konzepte.
Dimension des Raums: Die dreidimensionale Struktur unseres Raums ist eine beobachtete Eigenschaft der Welt, wie wir sie kennen. Es gibt physikalische Theorien, die die Dimensionen des Raums zu erklären versuchen, und in der Regel wird angenommen, dass unsere physikalischen Gesetze in der drei-dimensionalen Struktur, in der wir leben, formuliert sind. In der Stringtheorie beispielsweise wird angenommen, dass es zusätzliche, komprimierte Dimensionen gibt, die für uns nicht direkt zugänglich sind.
Elektrodynamik: In der klassischen Elektrodynamik von Maxwell sind die elektrischen und magnetischen Felder Vektoren, die in einem dreidimensionalen Raum definiert sind. Die Beziehung zwischen diesen Feldern und der Bewegung von Ladungen führt zu den bekannten Maxwell-Gleichungen. Es ist bemerkenswert, dass die Lorentz-Transformation, die die relativistische Beziehung zwischen Raum und Zeit beschreibt, auch die Tatsache berücksichtigt, dass die Felder und die Bewegungen zueinander orthogonal sind.
Interdependenz: Die orthogonalen Beziehungen zwischen elektrischen Feldern (E), magnetischen Feldern (B) und der Geschwindigkeit (v) sind aus der Struktur der Maxwell-Gleichungen heraus verständlich. Diese Beziehungen sind nicht willkürlich, sondern resultieren aus den symmetrischen Eigenschaften der Raum-Zeit und der Natur, wie elektrische und magnetische Felder interagieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Dimensionen des Raums und die orthogonalen Beziehungen in der Elektrodynamik nicht einfach Zufall sind, sondern tiefere physikalische Gesetze widerspiegeln. Es bleibt jedoch eine offene Frage, warum sich die Natur auf diese Weise manifestiert und ob es grundlegende theoretische Prinzipien gibt, die für die dreidimensionale Realität und die beobachteten Zusammenhänge verantwortlich sind.

Kann man also vielleicht annehmen, dass unsere Vorstellung von Raum und Zeit daher kommt, dass sich unser Leben, unsere Wahrnehmungen letztlich komplett auf Elektrodynamik-Ebene abspielt? Elektromagnetische Wellen aller Art eh, Berührungen aber auch, es berühren sich doch "nur" Elektronenschalen.

Gravitation spüren wir auch nur per Effekte auf genannter Weise, selbst Denken basiert darauf.

Wir nehmen so gesehen nur bestimmte Eigenschaften von Dingen, nie die Dinge selbst.

Wie seht ihr das?

Licht, Astrophysik, Dimension, Elektrodynamik, Magnetismus, Relativitätstheorie, elektrisches Feld, Elektromagnetismus, Elektronen, Magnetfeld

Meistgelesene Beiträge zum Thema Elektronen