Antwort von
nach 17 Stunden
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Re^2: Was ist Strom?
Hallo Niels,
auch wenns vielleicht etwas kleinlich ist, aber leider muss ich dich korrigieren...
in einem metallischen Leiter existieren
Elektronen, die keinem Atom zugeordnet
sind. Diese koennen sich relativ frei im
Metallgitter bewegen (nicht voellig frei,
sonst waers ein Supraleiter).
In einem perfekt kristallinen Metallkoerper am absoluten Temperaturnullpunkt (keine Gitterschwingungen) ist dieser Koerper idealleitend, aber nicht unbedingt ein Supraleiter. Der Unterschied wird klar im Meissner-Ochsenfeld-Effekt. Ein Supraleiter ist nicht nur idealleitend, sondern dazu noch ein idealer Diamagnet, d.h. ein von aussen angelegtes Magnetfeld wird praktisch vollstaendig aus dem supraleitenden Koerper verdraengt.
Der hier wichtigere Punkt ist aber folgender: Der supraleitende Zustand kann sich nur GERADE WEGEN der Wechselwirkung der Elektronen mit dem Metallgitter einstellen. Diese bewirkt dann eine effektive Anziehung zwischen zwei Elektronen, die so ein Cooperpaar bilden mit Ladung 2e und geradzahligem Spin.
Sobald eine
Spannung angelegt wird, setzen sich ALLE
diese Elektronen in Bewegung
Die Elektronen "bewegen" sich auch ohne angelegtes Feld aehnlich wie ein Gas (beschrieben durch das sog. Fermigas-Modell), aber in keine bestimmte Vorzugsrichtung. Eine angelegte Spannung bewirkt nur eine geringfuegige statistische Verschiebung nach einer Richtung (Driftgeschwindigkeit).
und erzeugen
so den Strom (die Ladungsverschiebung).
Strom = Ladung * Geschwindigkeit
Bei vielen Elektronen mit jeweils unterschiedlicher Geschwindigkeit die Summe aller "Einzelstroeme". Bei beschleunigten Elektronen ist das Zeitmittel der Geschwindigkeit entscheidend.
Der Strom kann bei demselben Leiter nur
durch Erhoehen der Spannung vergroessert
werden. Dadurch erhoeht sich die Kraft
auf die Elektronen, weshalb sie sich
schneller gegen den Widerstand im Gitter
bewegen koennen.
Der Widerstand des Gitters ist kein kontinuierlicher Effekt, sondern statistisch zu verstehen. Ein Elektron wird solange beschleunigt (v=e*E*t, es wirkt als Kraft NUR das angelegte elektrische Feld), bis es an einem Gitterfehler oder an einem sog. Phonon (eine quantenmechanisch zu verstehende Gitterschwingung) gestreut wird.
Die Strecke, die im Mittel dabei zurueckgelegt wird, bezeichnet man als ´mittlere freie Weglaenge´.
Bei hoeherer Spannung ist auch das elektrische Feld staerker, und bis zur naechsten Streuung erreicht das Elektron eine hoehere Geschwindigkeit, bzw. die mittlere Geschwindigkeit wird dann auch hoeher! Der Strom nimmt nach obiger Formel also zu.
Dieses betrifft immer ALLE freien
Elektronen. Es bewegen sich also nie mehr
oder weniger El. im Gitte sondern nur
schneller oder langsamer.
Gruss, Niels
Gruss und Bobok
Semjon.
