1 LaCh Der elektrische Strom im Teilchenbild

2 LaCh Schauen wir uns einmal das Kupferatom als Beispiel an: Im Zentrum steht der Atomkern und mehrere Elektronen umkreisen ihn auf Bahnen. (Der Einfachheit halber sind nicht alle Bahnen und Elektronen eingezeichnet) Elektron

3 LaCh Warum das Atom nicht auseinanderfällt ist klar: Die positiven Protonen ziehen die negativen Elektronen an. Das Lithiumatom + +

4 LaCh Die Elektronen umkreisen den positiven geladenen Kern und versuchen gleichzeitig den Abstand zu den anderen Elektronen möglichst groß zu halten. (Abstoßung). Das Lithiumatom + +

5 LaCh Das Lithiumatom + +

6 LaCh Das Lithiumatom + +

7 LaCh Das Lithiumatom + +

8 LaCh Das Lithiumatom + +

9 LaCh Das Lithiumatom + +

10 LaCh Das Lithiumatom + +

11 LaCh Das Lithiumatom + +

12 LaCh Das Lithiumatom + +

13 LaCh Das Lithiumatom + +

14 LaCh Das Kupferatom mit seinem Valenzelektron. Es verläßt bei Wärme oder Anlegen einer niedrigen Spannung die letzte Schale!

15 LaCh + + Bewegung von freien Ladungsträgern bezeichnet man als Strom oder Stromfluß. - + Freie Stelle bleibt zurück

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17 LaCh Es sind in Wirklichkeit sehr, sehr viele freie Elektronen, die wirr herumsausen

18 LaCh

19 LaCh

20 LaCh

21 LaCh

22 LaCh

23 LaCh Das Valenzelektron bewegt sich ohne fixe Richtung. Beim Anlegen einer größeren Spannung wird das Elektron zu einer geradlinigen Bewegung gezwungen

24 LaCh Richtung von - nach

25 LaCh Richtung von - nach

26 LaCh Richtung von - nach

27 LaCh Richtung von - nach

28 LaCh Richtung von - nach + “Schuld” an dieser geradlinigen Bewegung ist die angelegte Spannung, die die Elektronen vom Minuspol in Richtung Pluspol treibt

29 LaCh Richtung von - nach

30 LaCh Richtung von - nach

31 LaCh VorherNachher Die Spannung kann man also als ein Bestreben bezeichnen, unterschiedliche Ladungen auszugleichen. Wie bei Wasser: wenn man den Hahn öffnet, fließt das Wasser in den anderen Teil des Behälters, bis sich die Wassermengen links und rechts ausgeglichen haben. Dann ist ein Ausgleich geschaffen!

32 LaCh

33 LaCh

34 LaCh

35 LaCh

36 LaCh Am Minuspol sind viele Elektronen Am Pluspol sind sehr wenig Elektronen

37 LaCh Ich muß dieses Elektron unbedingt zum Pluspol bringen! Die Spannung treibt die Elektronen vom Minuspol zum Pluspol. Plus Minus

38 LaCh Plus Minus

39 LaCh Plus Minus

40 LaCh Plus Minus

41 LaCh Plus Minus

42 LaCh Plus Minus

43 LaCh Plus Minus

44 LaCh Plus Minus

45 LaCh Plus Minus

46 LaCh Plus Minus

47 LaCh Kohlestab (positiver Pol, weil Kohlenstoff Elektronen aufnimmt) Braunstein, Ruß, Graphit Zinkbecher (negativer Pol, weil Zink Elektronen abgibt) Braunsteinlösung in Gelatine eingedickt Die Batterie als Spannungsquelle

48 LaCh Vom negativen Pol wandern Elektronen zum positiven Pol. Vom positiven Pol wandern Protonen zum negativen Pol. Damit gehen Stoffe wandern. Da diese Stoffe nicht unbegrenzt vorhanden sind, ist die Batterie nach einiger Zeit leer.

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51 LaCh

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53 LaCh Die Spannung als Versuch, unterschiedliche Ladungen auszugleichen, besteht nur so lange, so lange die Ladungen getrennt sind. Elektronen und Protonen wollen sich ausgleichen. Da sich die Ladungen ausgeglichen haben, ist die Batterie leer. Sie ist nicht mehr imstande, eine Spannung aufzubauen.

54 LaCh DIE STROMSTÄRKE Wie verhalten sich nun Leiter und Nichtleiter beim Anlegen einer Spannung:

55 LaCh Leiter: Viele freie Ladungsträger. Ungeordnete Bewegung der Elektronen vor Anlegen einer Spannung.

56 LaCh Nach dem Anlegen einer Spannung bewegen sich die Elektronen geordnet vom Minuspol zum Pluspol.

57 LaCh + _ Leiter Bild der Elektronenwanderung in einem Leitungsdraht Viele Elektronen vom Minuspol einer Batterie wenig Elektronen

58 LaCh + _

59 LaCh + _

60 LaCh + _

61 LaCh + _

62 LaCh + _ Wenn ein Elektron von der Spannung in den Leiter gepresst wird, verläßt ein anderes den Leiter! Geschwindigkeit eines Elektrons: 30 cm/s!

63 LaCh Sobald also ein Elektron in den Leiter kommt, verläßt das erste Elektron den Leiter. So ist es erklärbar, warum sich die Wirkung des Stromes (z. B. Licht) mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, während doch die Elektronen nur mit 30 cm/s unterwegs sind!

64 LaCh DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Bewegung der Elektronen im belasteten Stromkreis (mit Verbraucher): Glühlampe _ + Elektronen Die Stromquelle ist eine Elektronenpumpe

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66 LaCh _ +

67 LaCh _ +

68 LaCh _ +

69 LaCh _ +

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71 LaCh _ +

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73 LaCh _ +

74 LaCh _ +