Hallo,
Könne mir jemand erklären wie sich Elektronen durch einen Leiter Bewegen
?
Also die Bewegung selbst.
Sagen wir bei einer Batterie herrscht am Plus Pol Elektronen Mangel am
Minus Pol überschuss. Am Plus Pol ziehen Atome denen Elektronen fehlen,
freie Elektronen an. Am Minus Pol stelle ich diese zur Verfügung. Wie
verbreitet sich diese Kraft/Bewegung im Gesamten Leiter, so dass ein
ständiger Fluss herrscht ? Magnetismus ? Es wird oft gesagt ich
"drücke" die Elektronen an einer Seite hinein. Das kann ich mir nur
schwer vorstellen da ein Überschuss doch nur durch Sättigung und
Platzmangel "Druck" Aufbauen würde, oder ost das der Fall ? Ein Mangel
hingegen bewirkt eine Anziehung, die selbe Kraft die Elektronen an Ihre
Atome zieht. Wie/Wieso kommen aber die die Elektronen "nach" weshalb
überträgt sich diese Anziehung an einem Ende auf alle Freien Elektronen
im Leiter ?
Ich verstehe nicht wie die Lorenzkraft usw. funktioniert, mich würde
aber Interessieren wie die einzelnen Elektronen animlert werden sich in
eine Richtung zu bewegen. Bin mot Sicherheit nicht der hellste
Leuchter...gerne für dummies erklären, ich habe Problem die Erklärungen
auf Wikipedia zb. zu verstehen,deshalb bitte ich hier unterwürfig um
Hilfe, da ich es trozdem gerne wissen würden, auch wenn es eine Recht
Detail lastige Frage ist.
Bitte nicht steinigen, versuche nur mit meinem Begrenzten Wissen Sachen
zu verstehen die mich Interessieren.
Danke
Grüße
Manfred
Es gibt ja für viele Dinge die wir uns nicht gut vorstellen können
irgendwelche Modelle. Diese Modelle sind oft - wenn man das Ganze
betrachtet - falsch, können aber trotzdem ein einzelnes bestimmtes
Verhalten in einem komplexen System richtig beschreiben.
Zu Deiner Elektronenfluss-Frage: stell Dir den Leiter als ein Rohr -
welches mit losen Kugeln gefüllt ist - vor.
Das Rohr ist so voll, dass sich due Kugeln alle berühren.
Wenn Du nun an die letzte Kugel im Rohr schlägst, wird dieser Impuls (
und somit dessen Energie ) ohne zeitliche Verögerung zur ersten Kugel im
Rohr übertragen.
Es ist also keinesfalls so, dass die Elektronen wie Wasser durch die
Leitung fliessen ;-)
Manfred schrieb:> Könne mir jemand erklären wie sich Elektronen durch einen Leiter Bewegen> ?> Also die Bewegung selbst.
Ja, das ist schnell erklärt -> da bewegt sich garmichts, zumindest
nichts stoffliches wie Elektronen.
Karl Kruse schrieb:> da bewegt sich garmichts, zumindest> nichts stoffliches wie Elektronen.
Ich dachte eigentlich, noch weniger als der TO könnte man nicht
verstehen, aber es geht doch - es gibt eben keine Untergrenze für
Wissen.
Georg
georg schrieb:> Karl Kruse schrieb:>> da bewegt sich garmichts, zumindest>> nichts stoffliches wie Elektronen.>> Ich dachte eigentlich, noch weniger als der TO könnte man nicht> verstehen, aber es geht doch - es gibt eben keine Untergrenze für> Wissen.>> Georg
Ufftata Ufftata, der Karnevals-Georg ist wieder da ...
(um mal gleich ein doppeltes Beispiel für tatsächliche geistige Armut
aufzuzeigen)
Moin, ohne hier ein Faß aufzuschlagen, aber an dem Begriff "stofflich"
im Bezug zu "Elektronen" würde ich mich dann doch stören. Da denk ich an
den Welle-Teilchen Dualismus und die Heisenbergsche Unschärferelation
und da paßt so ein Begriff meiner Meinung nach wenig. Interessant ist
aber zB. das die an dem Energietransport beteiligten Atome im
Leiterquerschnitt am Rand des Leiters anzutreffen sind!
MfG
Dat Beast
BeastyK schrieb:> Interessant ist> aber zB. das die an dem Energietransport beteiligten Atome im> Leiterquerschnitt am Rand des Leiters anzutreffen sind!
Bitte nochmal Hall- und Skineffekt nachlesen - speziell Skineffekt
bei Gleichstrom - Denn dieser Satz ist
1. sehr mißverständlich
2. teilweise physikalischer Unsinn
3. nur unter ganz bestimmten Bedingungen und somit teilweise zutreffend,
aber selbst dann falsch formuliert
>der Karnevals-Georg ist wieder da ...
@Karl Kruse: Deine Aussage ist aber wirklich falsch.
>Interessant ist aber zB. das die an dem Energietransport beteiligten>Atome im Leiterquerschnitt am Rand des Leiters anzutreffen sind!
@BeastyK: Auch das ist Quatsch, der Widerstand hängt vom Querschnitt des
Leiters ab, nicht von der Oberfläche. Sonst würde ein Rohr besser
leiten, als ein gefüllter Querschnitt. Vielleicht verwechselt Du das mit
dem Skinn-Effekt der bei sich hochfrequenten Wechselströmen bemerkbar
macht?
Das obige Wikipedia :
Elektrischer Strom kann unterschiedliche Ursachen haben:
-Redoxreaktionen in Batterien,
-Coulombkräfte in elektrischen Feldern, z. B. in Kondensatoren,
-Lorentzkräfte in magnetischen Feldern, z. B. in Generatoren
(zur Bereitstellung von 'Strom', was hier elektrische Energie meint),
-Mitführung von Ladungsträgern durch eine Strömung (Konvektion),
zB. bei Influenzmaschinen oder in Gewitterwolken (siehe Blitz),
-Diffusion von Ladungsträgern bei Unterschieden in deren
Konzentration, z.B. an Grenzschichten von Halbleitern, auch
ohne das Vorhandensein von Feldern, als Diffusionsstrom bezeichnet.
-Änderung des Verschiebungsflusses bzw. der Feldenergie in
Nichtleitern und den daraus resultierenden Verschiebungsstrom.
Manfred schrieb:> Sagen wir bei einer Batterie herrscht am Plus Pol Elektronen Mangel am> Minus Pol überschuss. Am Plus Pol ziehen Atome denen Elektronen fehlen,> freie Elektronen an. Am Minus Pol stelle ich diese zur Verfügung. Wie> verbreitet sich diese Kraft/Bewegung im Gesamten Leiter, so dass ein> ständiger Fluss herrscht ? Magnetismus ?
Nein, elektrisches Feld. Wenn du einen Draht nimmst mit einem konstanten
Widerstand (sagen wir mal, Konstantandraht mit 35 Ohm/Meter) und die
Pole deiner Batterie damit verbindest, gibt es in dem Draht ein
konstantes elektrisches Feld. Hat der Draht etwa eine Länge von einem
Meter und deine Batterie hat 3 Volt Spannung zwischen den Polen, hast du
entlang des Drahtes eine Feldstärke von 3 V/m. Wenn du dir einen
Zentimeter des Drahtes herausnimmst, hat der immer an der einen Seite 30
mV mehr Spannungspegel als an der anderen.
Dieses Feld ist es, was die beweglichen Elektronen im Leiter
kontinuierlich antreibt.
Sie werden nicht immer schneller, weil sie mit den Atomrümpfen im Leiter
stoßen (grob gesprochen), und ab einer bestimmten Geschwindigkeit hebt
sich die dadurch entstehende Verlangsamung mit der Beschleunigung durch
das Feld auf.
Einfacher vorzustellen ist das, wenn du dir den Draht als gerade denkst.
> Ich verstehe nicht wie die Lorenzkraft usw. funktioniert
Brauchst du dazu auch alles nicht, in erster Näherung.
Mike schrieb:> @BeastyK: Auch das ist Quatsch, der Widerstand hängt vom Querschnitt des> Leiters ab, nicht von der Oberfläche. Sonst würde ein Rohr besser> leiten, als ein gefüllter Querschnitt. Vielleicht verwechselt Du das mit> dem Skinn-Effekt der bei sich hochfrequenten Wechselströmen bemerkbar> macht?
na ja, das wurde bei DC schon festgestellt das aussen besser leitet,
einfach wegen der niederen Temperatur durch Wärmeableitung, das heisst
ja im Umkehrsschluß trotzdem nicht das innen kein Stromfluß stattfindet,
nur aussen flutscht es besser, je höher die Stromdichte umso höher die
Temperaturunterschiede zwischen innen und aussen und niedere Temperatur
heisst ja auch niederer Widerstand wegen dem Temperaturkoeffizient des
Leiters.
Wenn der Leiter noch versilbert ist kommt das noch hinzu weil Silber
besser leitet.
Aber zugegeben die Unterschiede sind marginal.
Walter K. schrieb:> Wenn Du nun an die letzte Kugel im Rohr schlägst, wird dieser Impuls> [...] im Rohr übertragen.
Das klingt zwar irgendwie anschaulich, ist aber überhaupt nicht wie
elektrischer Strom funktioniert. Stoßprozesse finden im Wesentlichen
zwischen den bewegten Elektronen und den Kernen statt, und die dabei von
den Elektronen abgegebene Energie geht in Vibrationsmoden des Gitters.
Dadurch erwärmt sich der Leiter. Weitere Elektronen werden dadurch eher
nicht beschleunigt; dieser Effekt modelliert den ohmschen Widerstand.
> ( und somit dessen Energie )
Impuls- und Energieübertrag sind nicht dasselbe.
> ohne zeitliche Verögerung zur ersten Kugel
Auch das ist völliger Unsinn, weil es a) in der durch das Modell
beschriebenen Situation nicht so ist, und b) in der Modellsituation auch
nicht! Stöße zwischen Kugeln pflanzen sich mit der Schallgeschwindigkeit
in dem jeweiligen Material fort, nicht ohne Verzögerung.
Sven B. schrieb:> Auch das ist völliger Unsinn, weil es a) in der durch das Modell> beschriebenen Situation nicht so ist,
Jedes Modell hat seine Grenzen und wird immer exakter, je mehr Parameter
man mit betrachtet.
Daher ist das nicht volliger Unsinn, sondern eine vereinfachte
Darstellung, die aber das "Problem" sehr gut erklärt.
Das Modell mit den Bällen im Rohr ist gut geeignet um den Unterschied
zwischen der Driftgeschwindigkeit eines Elektrons und der
Geschwindigkeit des Signals zu veranschaulichen.
Karl Kruse schrieb:> Ja, das ist schnell erklärt -> da bewegt sich garmichts, zumindest> nichts stoffliches wie Elektronen.
Falsch!
Die Elektronen bewegen sich natürlich.. erst mal in einem wilden
Zickzack-Kurs. Und wenn man ein Feld anlegt (Also Spannung), dann
driften diese im Mittel in eine Richtung. Und diese Driftgeschwindigkeit
ist sehr sehr langsam.
Wenn man ein Elektron mit einem Farbklecks markieren könnte, dann würde
man sehr wohl feststellen, dass es ganz langsam im Leiter entlang
wandert.
Schlumpf schrieb:> Sven B. schrieb:>> Auch das ist völliger Unsinn, weil es a) in der durch das Modell>> beschriebenen Situation nicht so ist,>> Jedes Modell hat seine Grenzen und wird immer exakter, je mehr Parameter> man mit betrachtet.> Daher ist das nicht volliger Unsinn, sondern eine vereinfachte> Darstellung, die aber das "Problem" sehr gut erklärt.
Finde ich nicht. Das Modell ist schlecht, weil es von den paar
einfachsten Aussagen, die man zu elektrischem Stromfluss machen kann,
die Hälfte falsch modelliert und deshalb dem Betrachter des Modells eine
falsche Intuition vermittelt.
Stellt man sich stattdessen ein paar Elektronen als Kügelchen vor, die
von einer konstanten Kraft beschleunigt werden aber nicht dicht gepackt
sind, hat man ein erheblich passenderes Modell, was nicht nennenswert
komplizierter zu vermitteln ist.
Schlumpf schrieb:> Karl Kruse schrieb:>> Ja, das ist schnell erklärt -> da bewegt sich garmichts, zumindest>> nichts stoffliches wie Elektronen.>> Falsch!> Die Elektronen bewegen sich natürlich..
natürlich bewegen sich Elektronen stofflich:
Vakuumröhre, kein Stoff im Vakuum, keine Elektronen.
Diese treten erst aus der Kathode vom Stoff aus und bewegen sich zur
Anode.
Wenn sie nicht stofflich wären würden sie sich ja dort nicht bewegen und
könnten auch nicht sichtbar gemacht werden.
Das ist ja alles schön und gut, aber das entscheidende Stichwort
fehlt noch: Coulombsches Gesetz.
Gleichnahmige Ladungen ziehen sich, ungleiche stossen sich ab.
Dabei ist die Kraft proportional zur Ladung und umgekehrt proportional
zum Abstand.
Das Coulombsche Gesetz erklärkt ganz ohne abstrakter Feldtheorie, oder
Tischtennisbällen,
dass sich Elektronnen zu Protonen hinbewegen.
Warum das so ist? Keine Ahnung, hat vielleicht was mit Liebe zu tun?
Manfred schrieb:> Könne mir jemand erklären wie sich Elektronen durch einen Leiter Bewegen> ?> Also die Bewegung selbst.
Kennzeichen eines Leiters ist, daß es freibewegliche Ladungsträger gibt.
Wenn die Leitung durch Elektronen erfolgt, sind das entweder
"Einzelgänger" Elektronen im Vakuum oder Elektronen von der äußersten
Schale der Atome eines Metalls, typischerweise bilden diese Atome ein
Kristallgitter. Je weiter außen die Elektronen sind, desto lockerer sind
sie an den Kern gebunden. Und bei Metallen ist die Bindung so locker,
daß die Elektronen sich schon bei Raumtemperatur von "ihrem" Atom
"losreißen" und zwischen den Atomen im Kristall herumwandern können.
In Bewegung sind solche Ladungsträger eigentlich immer. Aber das ist
eine ungeordnete Bewegung (Stichwort: Brownsche Bewegung). Und es sind
sehr, sehr viele Ladungsträger. Über alle zusammen heben sich die
Bewegungen im Mittel wieder auf.
Mal ein paar Zahlen: ein Stück Kupferdraht, 1mm² Querschnitt, 10cm lang.
Volumen ~= 0.08cm³. Masse ~= 0.7g. Stoffmenge ~= 0.011mol. Das sind
~6.65·10^21 Atome. Ausgeschrieben: 6650 000 000 000 000 000 000 Atome.
Wenn jedes dieser Atome ein Elektron seiner Hülle freigibt, dann sind
das ebensoviel Elektronen und deren Gesamtladung addiert sich zu ~1000C.
Eintausend Coulomb. Man könnte für 1000 Sekunden einen Strom von 1A
durch dieses Stück Draht schicken und erst dann hätte man alle
Elektronen, die da drin sind, einmal rausgeschoben.
> Sagen wir bei einer Batterie herrscht am Plus Pol Elektronen Mangel am> Minus Pol überschuss.
Bei einer Batterie ist die Ursache für Stromfluß deren Spannung. Die
Spannung erzeugt ein elektrisches Feld. Das Feld übt eine Kraft auf die
freibeweglichen Ladungsträger aus und deswegen bewegen sie sich. Das
gleiche Prinzip wie daß ein Apfel zu Boden fällt. Nur daß hier ein
anderes Feld und eine andere Kraft wirken. Beim Apfel ist es die
Gravitation und das Gravitationsfeld (der Erde). Und bei Elektron die
Coulomb-Kraft und das elektrische Feld.
Mike schrieb:> Vielleicht verwechselt Du das mit dem Skinn-Effekt der bei sich> hochfrequenten Wechselströmen bemerkbar macht?
Oh mann, ich dachte wirklich an den Skineffekt als ich das formuliert
hab! Nunja, gut das hier die Spezies noch mit dabei sind.
Da fällt mir noch der Van de Graaff Generator ein mit der
Ladungsverteilung auf der Kugeloberfläche. Sehr schönes Experiment.
MfG
Dat Beast
Sven B. schrieb:> Stellt man sich stattdessen ein paar Elektronen als Kügelchen vor, die> von einer konstanten Kraft beschleunigt werden aber nicht dicht gepackt> sind,
Genau.. So ein Ding aus dem Alltag.
Kügelchen die wie von Geisterhand getragen im Raum schweben und von
einer weiteren Geisterhand berührungslos alle in eine gemeinsame
Richtung beschleunigt werden.
Und dass sie aufgrund der konstanten Beschleunigung nicht immer
schneller werden, gibt es eine dritte Geisterhand, die sich der
Beschleunigung entgegenstemmt und so eine Endgeschwindigkeit einstellt.
Klar, das Modell ist vielleicht minimal näher an der Realität, benötigt
aber drei Hokuspokus Geisterhände, um überhaupt zu funktionieren.
Während das Bälle-in-Rohr-Modell nur ungleich viel weniger Aussagekraft
hat, aber letztendlich sogar mit Dingen aus dem Baumarkt nachzubauen
ist.
Es kommt halt immer drauf an, was man mit dem Modell erklären will. Und
dem entsprechend wählt man das Modell aus.
Sven B. schrieb:> Walter K. schrieb:>> Wenn Du nun an die letzte Kugel im Rohr schlägst, wird dieser Impuls>> [...] im Rohr übertragen.>> Das klingt zwar irgendwie anschaulich, ist aber überhaupt nicht wie> elektrischer Strom funktioniert.
Jein.
> Stoßprozesse finden im Wesentlichen> zwischen den bewegten Elektronen und den Kernen statt, und die dabei von> den Elektronen abgegebene Energie geht in Vibrationsmoden des Gitters.> Dadurch erwärmt sich der Leiter.
Das ist alles richtig. Aber das obige Modell braucht man, wenn man
erklären will, warum sich der elektrische Strom sehr viel schneller
(nämlich fast mit Lichtgeschwindigkeit) ausbreitet, obwohl die
Driftgeschwindigkeit der Elektronen wesentlich geringer ist.
Joachim B. schrieb:> Schlumpf schrieb:>> Karl Kruse schrieb:>>> Ja, das ist schnell erklärt -> da bewegt sich garmichts, zumindest>>> nichts stoffliches wie Elektronen.>>>> Falsch!>> Die Elektronen bewegen sich natürlich..>> natürlich bewegen sich Elektronen stofflich:>> Vakuumröhre, kein Stoff im Vakuum, keine Elektronen.> Diese treten erst aus der Kathode vom Stoff aus und bewegen sich zur> Anode.> Wenn sie nicht stofflich wären würden sie sich ja dort nicht bewegen und> könnten auch nicht sichtbar gemacht werden.
Der TO fragte wegen Elektronen im (metallischen) leiter aber nicht im
Vakuum. Ferner wäre noch zu klären ob
>Die Elektronen bewegen sich natürlich.. erst mal in einem wilden>Zickzack-Kurs. Und wenn man ein Feld anlegt (Also Spannung), dann>driften diese im Mittel in eine Richtung. Und diese Driftgeschwindigkeit>ist sehr sehr langsam.
Da die Driftgeschwindikeit (ca. 0.1 mm/s) sehr viel kleines als die
geschwindigkeit des elektronischen Stromes (ca 200 000 km/s) kann die
minimale bewegung der Elektronen respektive deren Atome nicht zur
Erklärung des Stromflusses herangezogen werden.
Ferner wäre das Verhalten hinsichtlich Gleich- und Wechselspannung zu
hinterfragen.
Und eigentlich sollte doch schon im gymnasium gelehrt werden, das die
Modellhafte darstellung von Elektronen als grüne Kugeln mit einem
Minuszeichen auf dem Bauch nichts mit der Realität zu tun hat.
Axel S. schrieb:> Das ist alles richtig. Aber das obige Modell braucht man, wenn man> erklären will, warum sich der elektrische Strom sehr viel schneller> (nämlich fast mit Lichtgeschwindigkeit) ausbreitet, obwohl die> Driftgeschwindigkeit der Elektronen wesentlich geringer ist.
Und das erklärst du dann damit, dass die "Schallgeschwindigkeit" in
"Elektronenkugeln" die Lichtgeschwindigkeit ist? Naja. Überzeugt mich
nicht.
> Klar, das Modell ist vielleicht minimal näher an der Realität, benötigt> aber drei Hokuspokus Geisterhände, um überhaupt zu funktionieren.> Während das Bälle-in-Rohr-Modell nur ungleich viel weniger Aussagekraft> hat, aber letztendlich sogar mit Dingen aus dem Baumarkt nachzubauen> ist.
Ich finde ehrlich gesagt auch mein vorgeschlagenes Modell nicht gut. Ich
finde es durchaus zumutbar, sich -- wie zuerst beschrieben -- freie
Elektronen im Gitter des Leiters vorzustellen. Das ist wirklich nicht
übermäßig abstrakt, das kann man schön aufmalen, eigentlich müsste das
jeder Zehnjährige verstehen können, wenn man es richtig erklärt.
Was ich aber wirklich nicht mag, sind über-vereinfachte Modelle, die nur
einzelne Effekte plausibel erklären und für den Rest komplett falsch
sind.
Natürlich hat jedes Modell in einem gewissen Maß diese Eigenschaft. Ein
gutes Modell hat aber viele korrekte Vorhersagen mit wenigen
Modellannahmen. Dieser Quotient ist für das Kugeln-im-Rohr-Modell sehr
schlecht, weil es eigentlich nur einen Effekt (Driftgeschwindigkeit vs.
Ausbreitungsgeschwindigkeit) demonstriert, und den auch noch so, dass
die Modellierung schwer bis gar nicht mit den tatsächlichen
physikalischen Umständen in Einklang zu bringen ist.
Sven B. schrieb:> Ich finde ehrlich gesagt auch mein vorgeschlagenes Modell nicht gut.
Mir ging es auch nicht darum, ein möglichst richtiges Modell zu finden,
oder eines mit einem guten Quotienten aus Korrektheit und Komplexität.
Mir ging es nur darum zu sagen, dass ein Modell immer einen bestimmten
Zusammenhang (mehr oder weniger nahe an der Realität) erläutert.
Aber gleich ein Modell als Unsinnig zu bezeichnen, ist etwas hart.
Man vereinfacht halt.. und so ist das bei dem Ballmodell auch. Klar ist
die Geschwindigkeit des übertragenen Impuls nicht Null, aber für die
Betrachtung eben irrelevant, da verhältnismäßig klein.
Wenn der Apfel 1m vom Baum fällt, geht man auch von einer konstanten
Beschleunigung aus, wenn man die Auftreffgeschwindigkeit ermitteln will
und lässt den Luftwiderstand aus der Berechnung raus, obwohl diese
Annahme nicht korrekt ist.
Hallo
zwar schon etwas älter und von der technischen Qualität arg bescheiden
wird der ganze "Kram" doch sehr gut hier und den darauffolgenden
Lektionen erklärt:
https://www.youtube.com/watch?v=x1-SibwIPM4&list=PLyQSN7X0ro2314mKyUiOILaOC2hk6Pc3j&index=2
Allerdings muss man schon konzentriert zuhören und eventuell auch mal
den Pausenknopf drücken um alles nach zu voll ziehen.
Den genauen Formelkram kann man sich zum Glück als Zuschauer schenken
(Ganz im Gegensatz zu den arme Studenten).
Nebenbei:
Walter Lewin selbst ist in diesen kleinen Umfeld mittlerweile so etwas
wie ein YouTube Star geworden (im positiven Sinne) und vermittelt
wirklich sehr gut wie die Physik funktioniert - wenn er sich gezielt an
Laien wendet sogar durchgehend freundlich.
Scheinbar ist es aber schlimmer Standard das in der Universitären
Ausbildung in der Physik und E-Technik extrem viel unfreundlicher
Leistungsdruck und richtig bösartiger, arroganter Sarkasmus durch die
Lehrkräfte dabei sein muss - selbst beim doch insgesamt sehr freundlich
und vom Thema ehrlich begeisterten Walter Lewin blitzt das immer wieder
mal durch.
Einfach nur unschön.
jemand
Hallo Manfred,
Manfred schrieb:> Sagen wir bei einer Batterie herrscht am Plus Pol Elektronen Mangel am> Minus Pol überschuss.
Der Fall trifft hier nicht zu, Du beschreibst damit den Fall eines
geladenen Kondensators.
>Am Plus Pol ziehen Atome denen Elektronen fehlen,> freie Elektronen an. Am Minus Pol stelle ich diese zur Verfügung. Wie> verbreitet sich diese Kraft/Bewegung im Gesamten Leiter, so dass ein> ständiger Fluss herrscht ? Magnetismus ?
Der Fall trifft auch nicht zu zu, bei einem Motor mit Permanenetmagneten
wäre das der Fall.
> Es wird oft gesagt ich> "drücke" die Elektronen an einer Seite hinein. Das kann ich mir nur> schwer vorstellen da ein Überschuss doch nur durch Sättigung und> Platzmangel "Druck" Aufbauen würde, oder ost das der Fall ?
Die Begriffe Überschuss und Sättigung passen zu dem Fall des geladenen
Kondensators.
Der Aufbau von Druck entspricht der Verursachung durch Magneten.
Es gibt noch eine dritte Variante, die elektrochemische Kraft.
Das ist so etwas wie ein Gefälle, ein Höhenunterschied, der sich über
einen Leiter ausgleichen kann. Der Vergleich mit Wasser hinkt immer
etwas, weil fallendes Wasser keinen geschlossenen Wasserkreislauf
benötigt.
> Ein Mangel> hingegen bewirkt eine Anziehung, die selbe Kraft die Elektronen an Ihre> Atome zieht. Wie/Wieso kommen aber die die Elektronen "nach" weshalb> überträgt sich diese Anziehung an einem Ende auf alle Freien Elektronen> im Leiter ?
Die Abstoßung der negativ geladenen Elektronen sorgt für die
Fortpflanzung der einwirkenden Kraft. Elektronen im Leiter sind
vereinfacht so wie Tennisbälle im Rohr - schiebst Du von der einen
Seite, zeigen sich die Auswirkungen verzögerungsfrei am anderen
Rohrende: Am anderen Ende bewegen sich die Bälle sofort!
Deine Frage ist berechtigt. Vereinfacht erklärt man das Ganze am besten
mit den Modellen aus der Schulphysik/-chemie.
@Joachim:
>den gibt es ja auch bei DC, kühlere Oberfläche aussen (evtl. noch>versilbert), höherer Leitwert, niederer Widerstand.
Nein: Skinneffekt gibt es bei DC nicht! Dein erwähnter Wärme-Effekt ist
in der Regel absolut vernachlässiggbar und höchstens von rethorscher
Bedeutung, Metalle sind zu gute Wärmeleiter. Machte vielleicht was aus
bei der Edison-Glühbirne aus einer gestreckten Kohlefaser (schlechter
Wärmeleiter), bei Glühbirnen mit Wolframwendel wird die Wärmeverteilung
dann eh zu komplex...
Mike schrieb:> Machte vielleicht was aus> bei der Edison-Glühbirne aus einer gestreckten Kohlefaser
Ja, aber umgekehrt - der Temperaturkoeffizient des Widerstands von Kohle
ist negativ! Es hat bisher auch niemand was über das Material gesagt.
Joachims "DC-Skineffekt" ist einfach nur Geschwätz, um seine Verirrungen
nachträglich zu rechtfertigen.
Georg
Grosser Bruder schrieb:> Da die Driftgeschwindikeit (ca. 0.1 mm/s) sehr viel kleines als die> geschwindigkeit des elektronischen Stromes (ca 200 000 km/s) kann die> minimale bewegung der Elektronen respektive deren Atome nicht zur> Erklärung des Stromflusses herangezogen werden.
Das ist falsch. Von wo hast du das kopiert?
Es gibt jede Menge anschaulicher Vergleiche, seien es Tennisbälle in
einem Rohr oder Wasser in einer Leitung, wo sich eine Wirkung wesentlich
schneller fortpflanzt als sich ein einzelner Träger der entsprechenden
"Ladung" bewegt.
Das dann physikalisch korrekt und trotzdem anschaulich zu erklären, ist
im Einzelfall schwierig. Bzw. setzt Kenntnisse voraus, die der Frager
nicht hat. Speziell bei der Physik kommt leider hinzu, daß die Dinge
immer komplizierter werden, je genauer man hinschaut. Elektronen als
kleine, elektrisch geladene Kugeln sind ja auch nur ein vereinfachendes
Modell.
Ein absolut praktisches Gegenbeispiel ist übrigens die Elektrolyse, z.B.
bei der Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid. Oder bei der Spaltung
von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Hier sind die Ladungsträger
keine Elektronen, sondern Ionen - elektrisch geladene Atomrümpfe, von
denen die eine Sorte Elektronenüberschuß, die andere Fehlelektronen in
der Hülle hat. In diesem Fall kann man den durch den fließenden Strom
hervorgerufenen Stofftransport direkt beobachten. Weil sich die
verschiedenen Atome an den jeweiligen Elektroden sammeln. Wenn man die
Driftgeschwindigkeiten, Stromstärken und den Materialtransport
durchrechnet, kommt man auf die gleichen Werte und Zusammenhänge wie mit
Elektronen.
Mike schrieb:> @Joachim:>>den gibt es ja auch bei DC, kühlere Oberfläche aussen (evtl. noch>>versilbert), höherer Leitwert, niederer Widerstand.>> Nein: Skinneffekt gibt es bei DC nicht! Dein erwähnter Wärme-Effekt ist> in der Regel absolut vernachlässiggbar und höchstens von rethorscher> Bedeutung
schrieb ich ja:
Joachim B. schrieb:> Aber zugegeben die Unterschiede sind marginal.
das mit dem Skineffekt kam nicht von mir (oder OK nennen wir es
Oberflächenstrom, das heisst es ja), es gibt Ähnlichkeiten bei DC die
auf anderen Effekten beruhen schrieb ich auch, nur auf Provokateure
(oder sollte man Spinner sagen?) muss man ja nicht eingehen.
georg schrieb:> Joachims "DC-Skineffekt" ist einfach nur Geschwätz, um seine Verirrungen> nachträglich zu rechtfertigen.
Schlumpf schrieb:> Aber gleich ein Modell als Unsinnig zu bezeichnen, ist etwas hart.> Man vereinfacht halt.. und so ist das bei dem Ballmodell auch. Klar ist> die Geschwindigkeit des übertragenen Impuls nicht Null, aber für die> Betrachtung eben irrelevant, da verhältnismäßig klein.
Mein Problem damit ist auch eher, dass das Modell einen Impulsübertrag
zwischen den Ladungsträgern als irgendwie fundamental modelliert. Den
gibt es aber real gar nicht, es wird kein Impuls zwischen den Elektronen
übertragen oder zumindest nicht in irgendeinem Prozess der quantitativ
eine Rolle spielt. Deshalb finde ich das Modell unsinnig: weil es einen
Effekt "erklärt", aber der Prozess, der zur Modellierung des Effekts
herangezogen wird, nicht zum (bekannten) physikalischen Hintergrund
passt.
Das ist wie die ganzen alten Astronomie-Modelle: Ich kann schon
erklären, dass die Sonne untergeht, indem ich behaupte die Erde dreht
sich einmal am Tag um die Sonne. Das klingt auch erstmal plausibel und
passt auch zum beobachteten Effekt. Es stimmt halt nur einfach nicht,
weil die anderen Postulate des Modells im Konflikt mit sehr vielen
weiteren Beobachtungen stehen (wie beim "Kugeln füllen ein Rohr"-Modell)
und deshalb ist das Modell unsinnig.
Vereinfachungen sind okay, aber ein Modell sollte zum Ziel haben, über
einen klar definierten Bereich der Realität korrekte Aussagen zu machen.
Das kann entweder ein bestimmter Parameterraum sein ("für
nicht-ferromagnetische Metalle, für kleine Stromstärken, für niedrige
Temperaturen, etc") oder ein Genauigkeitsbereich; aber Modelle, die nur
einen Effekt aus einer Gruppe ähnlicher Größenordnung und ähnlicher
Ursache unter ähnlichen Umständen erklären, sind Unsinn (weil sie nicht
konstruktiv zum Verständnis beitragen).
Vielen Dank für die Zahlreichen Antworten (außer Georg, ich habe gesagt
das ich es nicht verstehe, deshalb bat ich um Hilfe, mir vorzuwerfen ich
sei unwissend ist wahr aber ohne ergänzende Erklärung wo meine
Denkfehler liegen, so wie es Peter M. (r2d3) gemacht hat, ist es einfach
arrogant und nutzlos, dem User der mir mit einer Erklärung helfen
wollte, sollte man danken, nicht ihn beleidigen ohne eine bessere
Erklärung zu liefern). Habe mir das ganze jetzt mal durchgelesen.
Besonderer Dank an Peter M. (r2d3). Du hast mir enorm geholfen,
darauf kann ich nun aufbauen, durch dich hat sich das ganze schon
gelohnt. Danke. Ich habe zb. auch einen Kondensator vor Augen gehabt.
Habe nachgesehen, das stimmt. Wie das kommt weiß ich nicht, aber genau
um solche Denkfehler auszumerzen habe ich hier nachgefragt. Auch dass du
jeweils dazu geschrieben hast, welchem "Antrieb" meine Jeweiligen
Gedanken eigentlich entsprechen, so dass ich mir diese genauer ansehen
kann und mich über diese Informieren kann. Das ist Gold wert für mich.
Ein Paradebeispiel für eine nützliche Antwort in meinen Augen.
Ich muss das auch nicht sofort verstehen, es ist ein Verständnis welches
ich über einige Zeit aufbauen möchte, nur zum Spaß, habe beruflich nicht
damit zu tun und "muss" es nicht Verstehen, möchte nur. So geht es Stück
für Stück. Mal verstehe ich etwas falsch und mit der Zeit bemerke ich
den Fehler, dann lerne ich neue Sachen dazu und verstehe wieder etwas
mehr. In kleinen Schritten, Teilzeit hin und wieder ohne Druck.
Das macht Spaß, ich muss das ganze auch nicht so ernst nehmen.
Habe kein Abitur und nicht Studiert, ich versuche etwas zu begreifen mit
meinen begrenzten Mitteln und Lerne auf dem Weg dahin neue Dinge die ich
zuerst Verstehen muss um weiter zu kommen, das bereitet mir Freude.
Schade das ich dieses Gefühl nicht zu Zeiten meiner Schulzeit hatte. Ich
habe einen Job und Dinge zu tun wie wir alle, aber zum Spaß mache ich so
etwas in meiner Freizeit, weil es mich Interessiert und es mir nicht
wehtut wenn ich falsch liege, nein ich freue mich wenn ich diesen Fehler
bemerke. Das ganze soll kein Wettbewerb sein, sondern Spaß machen, das
is die ganze Motivation dahinter, mehr nicht. Georgs Kommentar tut mir
deshalb weh, er bringt micht nicht weiter und nimmt mir die Freude, er
verletzt mich ohne mich weiter zu bringen. Lasse mir das aber nicht
kaputt machen. Ich möchte ja mein Verständnis verbessern, das es
stellenweise Fehlerhaft ist steht außer Frage und habe ich nie
geleugnet, mir aber deshalb mein Gesamtes Verständniss bzw. den Weg
dorthin streitig zu machen, ohne zu Wissen wo ich herkomme oder die
Fehler zu benennen verärgert mich. Irgendwo fangen wir alle an, von oben
herab lässt es sich immer leicht urteilen. Ein dummer Kommentar Georg,
das kannst du sicher besser, erkläre doch nächstes mal wie es
funktioniert, dann kannst du glänzen ohne zu Beileidigen. Oder lass es,
es ist mir nun egal, mach was du möchtest, wer bin ich dir Ratschläge zu
geben.
Danke an alle für Ihre Hilfe, Ihre geopferte Freizeit und das
überwiegend Freundliche Miteinander. Leider gehen die Modell etwas
auseinander wie mir scheint. Ich werde mich noch etwas damit
beschäftigen müssen. Aber ich habe einige Denkfehler bemerkt und kann
mich nun gezielt mit diesen auseinander setzen, mit dem dann neu
angeeigneten Wissen und verbesserten Grundlagen betrachte ich die Sache
dann nochmal. Evtl. eröffnen sich mir dann Dinge die ich vorher nicht in
der Lage war zu sehen.
Danke
Alles Gute
