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Forum: Offtopic Verständnis Bewegung geladener Teilchen


Autor: Manfred (Gast)
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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

: Verschoben durch Moderator
Autor: Manfred (Gast)
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Entschuldigung hab das vom Handy aus geschrieben. Sind ein paar 
Tippfehler usw. drin, kann die aber nicht Editieren, da ich Gast bin. 
Sorry dafür.

Autor: Walter K. (vril1959)
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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 ;-)

: Bearbeitet durch User
Autor: Karl Kruse (Gast)
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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.

Autor: georg (Gast)
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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

Autor: Karl Kruse (Gast)
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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)

Autor: BeastyK (Gast)
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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

Autor: Georg M. (g_m)
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1 Ampere = 1 Coulomb pro Sekunde = 6,24 × 10^18 Elektronen pro Sekunde

Elektrischer Strom kann unterschiedliche Ursachen haben:
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Strom#Physikalische_Zusammenhänge

Autor: Walter K. (vril1959)
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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

Autor: Mike (Gast)
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>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?

Autor: Name H. (hacky)
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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.

Autor: Sven B. (scummos)
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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.

: Bearbeitet durch User
Autor: Joachim B. (jar)
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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.

: Bearbeitet durch User
Autor: Sven B. (scummos)
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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.

: Bearbeitet durch User
Autor: Schlumpf (Gast)
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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.

Autor: Sven B. (scummos)
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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.

Autor: Joachim B. (jar)
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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.

Autor: Udo K. (udok)
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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?

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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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.

Autor: BeastyK (Gast)
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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

Autor: Schlumpf (Gast)
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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.

Autor: Joachim B. (jar)
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BeastyK schrieb:
> Oh mann, ich dachte wirklich an den Skineffekt als ich das formuliert
> hab!

den gibt es ja auch bei DC, kühlere Oberfläche aussen (evtl. noch 
versilbert), höherer Leitwert, niederer Widerstand.

Beitrag "Re: Verständnis Bewegung geladener Teilchen"

: Bearbeitet durch User
Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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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.

Autor: Grosser Bruder (Gast)
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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.

Autor: Sven B. (scummos)
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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.

Autor: Schlumpf (Gast)
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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.

Autor: Jemand (Gast)
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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:

Youtube-Video "8.02x - Lect 1 - Electric Charges and Forces - Coulomb's Law - Polarization"

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

Autor: Peter M. (r2d3)
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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.

: Bearbeitet durch User
Autor: Mike (Gast)
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@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...

Autor: georg (Gast)
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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

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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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.

Autor: Joachim B. (jar)
Datum:

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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.

: Bearbeitet durch User
Autor: Sven B. (scummos)
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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).

Beitrag #5690620 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: (unknown) (Gast)
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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

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