Hi Tychi, sollte man als Raumpilot sowas nicht wissen?
die elektrische Spannung ist ein Potenzial, deren negativer
Gradient die elektrische Feldstärke ist.
Was auch immer. Das ist für mich weniger Theorie als ein Streit um des Kaisers Bart. DIe Elektronen schwärmen, dicken Kupferleitungen folgend, das Feld erzeugend in Richtung dünnem Wolframdraht, oder auf der anderen Seite von diesem weg.
Und die Spannung ist letztlich dasselbe wie die elektrische Feldstärke. Auf der einen Seite ist ein Überschuss, auf der anderen ein Mangel an Elektronen. Die Einheiten unterscheiden sich ein wenig
Diese schiebt die
Elektronen im Leiter in eine Richtung (vom Minus- zum
Pluspol). Ein Verbraucher, z.B. eine Lampe, nimmt den
Elektronen die von der Spannung über die Feldstärke
weitergegebene Energie zum Teil wieder ab und strahlt diese
als Licht und Wärme ab.
Soweit richtig?
Soweit nicht richtig. Die Spannung oder Elektrische Feldstärke ist konstant. Und wenn sie beim Einschalten absinkt, ist das den Uraltleitungen zu verdanken, und vielleicht auch einem 20-kW-Durchlauferhitzer, der sie an die Grenzen bringt. Oder eben auch an einer zu schwachen Batterie.
Im Prinzip werden aber die Elektronen mit einer genau definierten Triebkraft durch die Glühwendel gedrückt.
Nun gibt es aber unterschiedliche Aussagen:
In einer Hausaufgabe einige, von denen eine wahr ist, oder mehrere, und hoffentlich ist das angegeben.
- Nicht die Elektronen übertragen die Energie von der
Batterie zur Lampe, sondern das elektrische Feld.
Im Prinzip das Elektrische Feld. Das pflanzt sich aber gerade deswegen in Leitungen aus, weil es Elektronen anschubst, die dem Draht folgen. Die erzeugen wiederum ein Elektrisches Feld, in Windeseile, aber nicht mit Lichtgeschwindigkeit, wie die Felder.
- Die Energie der Batterie wird zur kinetischen Energie der
Elektronen, die diese im Draht der Lampe wieder verlieren.
Die Elektronen durchfließen den Glühdraht, der Spannung folgend. Und die Energie verlieren sie nicht, sie wird in Gitterschwingungen des durchstömten Metalls umgewandelt, schlicht Wärme genannt.
Ob auf dieser Ebene, die man eigentlich nur quantentechnisch betrachten kann, der Begriff Kinetische Energie angebracht ist, das mögen die wirklichen Experten enscheiden.
- Die Elektronen haben eine von der Spannung unabhängige Driftgeschwindigkeit.
Die „Driftgeschwindigkeit“, bei gegebenem Querschnitt der Stromstärke proportional, ergibt sich ganz einfach aus dem Ohmschen Gesetz. So gesehen ist die Aussage falsch oder falsch gestellt.
- Die Stromstärke gibt an, wie viele Elektronen pro Sekunde
an einer Stelle des Leiters vorbeiströmen. Bei konstantem
Widerstand besagt das Ohmsche Gesetz I=U/R, dass die
Stromstärke mit der Spannung ansteigt, d.h. die
Driftgeschwindigkeit müsste doch mit der Spannung zunehmen.
Jau. Wobei ich vorsichtig damit wäre, Anzahl und Geschwindigkeit gleichzusetzen. Auch wenn das vielleicht in ein paar Jahren d’rankommt, oder nie. In Metallen erstrecken sich die Elektronen über den gesamten Kristall, oder das gesamte Werkstück oder die gesamte Entfernung vom Kraftwerk bis zum Toaster.
NImm Durchschnittsgeschwindigkeit, dann bist du auf der sicheren Seite.
- In einer Reihenschaltung zweier gleicher Lampen sind beide
Lampen gleich hell. Das bedeutet, dass die Elektronen nach der
zweiten Lampe genauso viel kinetische Energie haben wie
vorher, also nichts verloren haben.
Das ist völlig falsch gedacht. Über jede Birne baut sich die gleiche Spannung auf. So wandeln sie die gleiche Menge Energie in Wärme um.
Nicht dass ich dich für so naiv halte, ein Elektron hat nach der Durchquerung der ersten Birne keinen Muskelkater und schwächelt bei der zweiten. Aber man weiß nie, wer mitliest.
Das Ohmsche Gesetzt sagt nichts über Ursache und Wirkung. Bei Parallelschaltung regelt es, wie viel Strom wo durchfließt. Bei Reihenschaltung, wo die Stromstärke gleich sein muss, regelt es die Spannungen.
Und zur „Kinetischen Energie“ von Elektronen hab ich alles nötige gesagt, und glaub mir, Details willst du momentan nicht wissen. Zumindest habe ich keine Lust, mein Wissen hervorzukramen.
Gruß, Zoelomat
