Elektrischer Strom

Die Stromquelle

In leitenden Materialien sind einige Elektronen sehr locker an die Atome des Materials gebunden. Wenn große Mengen dieser Atome zusammenkommen, entsteht eine Art Elektronenwolke, die in der Nähe der Atome des Materials "schwebt". Wenn Sie einen Querschnitt des leitenden Materials untersuchen, bewegen sich die Elektronen sehr schnell durch das Material. Diese Bewegung wird durch die Temperatur verursacht, und Elektronen, die in eine Richtung fließen, tendieren dazu, den Elektronen, die aus der anderen Richtung fließen, gleich zu werden, so dass dies nicht der Grund für den Stromfluss ist. Elektronen fließen von einem Atom zu einem anderen, ein Vorgang, der mit dem Passieren von Wassereimern von einer Person zur anderen in einer Eimerkette verglichen wurde.

Wenn ein elektrisches Feld an den Draht angelegt wird, reagieren die Elektronen fast augenblicklich, indem sie leicht in die entgegengesetzte Richtung des Feldes driften. Sie gewinnen Energie aus dem Feld, die sehr schnell verloren geht, wenn sie auf andere Elektronen im Material treffen. Solange das Feld jedoch vorhanden ist, gewinnen die Elektronen die verlorene Energie zurück, und der Prozess wird fortgesetzt. Dieser "Ruck", den die Elektronen aus dem elektrischen Feld erhalten, ist die Stromquelle, nicht der gesamte Elektronenfluss selbst. Aus dieser Diskussion können wir zwei Dinge erkennen, die Strom nicht ist:

• Es handelt sich nicht um einen tatsächlichen "Fluss" von Elektronen im alltäglichen Sinne des Wortes: Wenn wir die Geschwindigkeit untersuchen, die das Feld den Elektronen verleiht, ist sie normalerweise sehr klein, in der Größenordnung von Millimetern pro Sekunde. Es würde eine halbe Stunde dauern, bis die Elektronen mit dieser Geschwindigkeit einen 3 m (10 Fuß) großen Raum durchqueren. Da sich eine Glühbirne fast unmittelbar nach dem Auftreffen auf den Schalter einschaltet, muss etwas anderes am Werk sein.
• Es handelt sich auch nicht um einen "Dominoeffekt", obwohl diese Analogie näher liegt als der Fluss. Da Elektronen so winzig klein sind, werden sie auch bei sehr schneller Bewegung nicht mit großer Kraft angetrieben.

Strom in Schaltungen

Wenn in einem Drahtstromkreis Strom fließt, beschleunigt er sich, wenn kein Widerstand im Stromkreis vorhanden ist. Widerstände werden verwendet, um den Widerstand in der Schaltung zu erhöhen, so dass der Strom verlangsamt wird. Die Beziehung zwischen Widerstand, Strom und Spannung (ein weiterer Teil des Schaltkreises) wird durch das Ohmsche Gesetz dargestellt.