bitte nicht sagen: „Strom ist gelb…“
Ich hab’s immer noch nicht herausbekommen. Folgendes Problem:
Wenn ich eine Stromquelle habe und an diese einen Widerstand anschließe ist das ja schön und gut. Als nächstes erhöhe ich mal die Stromstärke… Nun fließen mehr Elektronen pro Sekunde - aber sind es wirklich mehr oder sind sie schneller ?(Erhöht sich dann die Driftgeschwindigkeit mit der Stromstärke?)
Was passiert mit den Elektronen im Leiter, wenn ich die Spannung erhöhe?
(Das Experiment finde mit Gleichstrom statt)
Also, mei9ner Meinung nach werden es mehr Elektronen, da sich die Spannung jedes einzelnen Elektrons nicht verändert.
Eins ist jedenfalls klar: die Stromstärke kannst du nicht direkt verändern. Stromstärke erhöhen heißt entweder Spannung erhöhen oder Widerstand verringern.
Es verhält sich ähnlich wie Wasser durch ein enges Rohr: Du erhöhst den Druck (Spannung) und es fließt mehr Wasser in liter/sec (Strom). Oder Du verringerst die Rohrreibung (Widerstand) und das gleiche passiert.
Du kannst auch den Rohrquerschnitt (Kabeldurchmesser) vergrößern. Damit verringerst du auch den Widerstand.
Hoffe dir geholfen zu haben…
(Ist Strom jetzt gelb?? Mein Schraubenzieher war jedenfalls nach dem letzten Kurzschluß schwarz 
[…]
?(Erhöht sich dann die
Driftgeschwindigkeit mit der
Stromstärke?)
Was passiert mit den Elektronen im
Leiter, wenn ich die Spannung erhöhe?
(Das Experiment finde mit Gleichstrom
statt)
Die Driftgeschwindigkeit der Elektronen berechnet sich nach folgender Gleichung:
v_d = \frac{E}{\rho n e}
mit v_d = Driftgeschw.
E = elektrische Feldstärke
\rho = spezifischer elektrischer Widerstand
n = Dicher der Ladungsträger
e = elektrische Elementarladung
Du siehst also: Die Driftgeschwindigkeit erhöht sich proportional zur Spannung (Feldstärke). Sie ist übringens recht klein! Bei metallischen Leitern in der Größenordnug mm/sec!
Gruss
Jens
Hallo,
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). Sobald eine Spannung angelegt wird, setzen sich ALLE diese Elektronen in Bewegung und erzeugen so den Strom (die Ladungsverschiebung). 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.
Dieses betrifft immer ALLE freien Elektronen. Es bewegen sich also nie mehr oder weniger El. im Gitte sondern nur schneller oder langsamer.
Gruss, Niels
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.
gute Erklärung!
Es verhält sich ähnlich wie Wasser durch
ein enges Rohr: Du erhöhst den Druck
(Spannung) und es fließt mehr Wasser in
liter/sec (Strom). Oder Du verringerst
die Rohrreibung (Widerstand) und das
gleiche passiert.
Du kannst auch den Rohrquerschnitt
(Kabeldurchmesser) vergrößern. Damit
verringerst du auch den Widerstand.Hoffe dir geholfen zu haben…
(Ist Strom jetzt gelb?? Mein
Schraubenzieher war jedenfalls nach dem
letzten Kurzschluß schwarz
Super Erklärung!
Der Vergleich mit Drücken und Wasserströmungen lässt normalerweise keine Fragen offen. Das Wesentliche kapieren ist der Trick! Alle weiteren Feinheiten lassen sicn nach Belieben daraus ableiten!
rol