Richtung des Stromflusses

susi · Gast

Wenn eine Spannungsquelle an einen Widerstand angeschlossen ist, in welche Richtung fließt dann der Strom außerhalb bzw. innerhalb der Spannungsquelle? In welche Richtung bewegen sich die Leitungselektronen im Widerstand???

Vielen Dank für Hilfe in Form von Erklärungen Augenzwinkern

susi

Gast

also in einem geschlossenen stromkreis fliesst der strom vom pluspol der spannungsquelle zum minuspol, das ist die richtung des stromes, wurde mal so vereinbart.

ich hoffe ich konnte dir weiterhelfen.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ich denke, dass die Frage so zu beantworten wäre:
1. Strom fließt durch den Stromkreis (Widerstände, etc.) vom Pluspol der Batterie zum Minuspol, wie Gast das schon gesagt hat.
2. In der Batterie fließt er aber vom Minuspol zum Pluspol, so dass ein geschlossener Stromkreis entsteht. Das ist aber die selbe Richtung wie bei eins, halt einmal im Kreis rum... nur dass diese Richtung innerhalb der Batterie dann eben vom Minus nach Plus geht (zeichne Dir am besten mal so einen kleinen Stromkreis auf, dann siehst Du schon, was ich meine!)
3. Später hat man festgestellt, dass die Teilchen, die den Ladungstransport in Leitern (hier auch Widerstände) machen, die Elektronen sind, die allerdings negativ geladen sind. Deshalb ist die Flußrichtung der Leitungselektronen gerade in umgekehrter Stromrichtung. Also vom Minus nach Plus. Allerdings ist das in der Batterie wieder etwas komplizierter, weil da nicht nur Elektronen fließen. Das war ja aber auch nicht gefragt.

Gruß
Marco

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Technische Stromrichtung:
Von Plus nach Minus

Physikalische Stromrichtung:
Minus nach Plus

Ist also beides Richtig musst es nur unterscheiden können.

freakjan · Anmeldungsdatum: 26.01.2006 Beiträge: 45

Hallo,

also das ist ja verständlich:

Technische Stromrichtung:
Von Plus nach Minus

Physikalische Stromrichtung:
Minus nach Plus

Aber wie kann ich das jetzt auf dem Bild erkennen wo Plus und wo Minus ist und warum sehen die Zeichnungen anders aus???
Warum geht der Pfeil einmal nach oben und einmal nach unten Hilfe

Links Ideale Spanungsquelle, Rechts Ideale Stromquelle
kann jem bitte dazu was sagen grübelnd

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Die Spannungs und Strompfeile werden von Plus nach Minus gezeichnet.
Also die Technische Stromrichtung.

Bei Gleichspannungsquellen ist der Längere Strich immer der Pluspol.
Bei dir ist da leider keiner länger:-)
dafür hast ja die Pfeile.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich glaube, das Gewöhnungsbedürftige an dem Pfeil für U an der Spannungsquelle im linken Bild ist, dass er auf den ersten Blick gegen die Stromrichtung zu zeigen scheint.

Auf den zweiten Blick ist alles in Ordnung: Er zeigt brav vom Pluspol der Spannungsquelle zum Minuspol der Spannungsquelle. Intuitiver und sympathischer auf den ersten Blick wäre es, wenn man denselben Spannungspfeil kreisförmig einmal in Stromrichtung um die Schaltung herum zeichnen dürfte.

Das macht es vielleicht verständlich, warum die meisten Leute die Pole der Spannungsquelle lieber mit langem und kurzem Strich als mit einem Pfeil kennzeichnen.

freakjan · Anmeldungsdatum: 26.01.2006 Beiträge: 45

ja ok sagen wir mal oben ist PLUS und unten MINUS!

LINKES BILD:

die Spannung fliesst doch nicht, warum ist da ein Pfeil??
... bei dem Strom ist ja klar, dass der von oben PLUS ...durch den Widerstand durch einen Kreis macht und wieder unten in Minus landet Big Laugh

RECHTES und LINKES Bild:

ich versteh bei der Spannung nicht ganz obwohl die keine Richtung hat, zeichnet man immer einen Pfeil???
z.B.: rechtes Bild zeigt ein Pfeil an dem Widerstand nach unten???
Da fliesst doch nur der Strom???
Die Spannung ist doch nur in der Spannungsquelle??

bitte klärt mich auf, sonst drehe ich durch hier traurig

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Im linken Bild zeigt der Spannungspfeil vom Pluspol der Spannungsquelle zum Minuspol der Spannungsquelle, zeigt also die Polung der Spannung an.

Im rechten Bild zeigt der Spannungspfeil am Widerstand erstens, dass die Spannung am Widerstand abfällt, und zweitens, dass sie oberhalb des Widerstandes positiver ist als unterhalb (also wieder einheitlich Pfeilrichtung von plus nach minus).

freakjan · Anmeldungsdatum: 26.01.2006 Beiträge: 45

supiiiiiiii Gott

hier macht ja lernen viel Spass .... hab nie so intensiv gelernt bevor ich diesen Forum kannte ... lollll

ihr seid Super Leute.... wenn ich in Lotto gewinne, ihr wisst schon was zutun ist... die KonoNr. bereit halten lollll

bis dann LOL Hammer

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

VORSICHT:
Im rechten Bild handelt es sich um eine Stromquelle. Der pfeil gibt die Richtung des Stroms an.

Spannungen habe keine Fliessrichtung - aber sie müssen irgendwie gezählt werden. Daher definiert man dass der Spannungspfeil immer vom höheren zum niedrigeren Potential zeigt.

UBRIGENS: Ein Strom kann ohne Probleme auch in den Pluspol einer Spannungsquelle hineinfliessen. Dann wird eine Batterie zB geladen (eben durch eine Stromquelle). Natürlich kann eine Diode im Ausgangskreis dies evtl. verhindern, aber eine Diode ist ein nichtlineares Element, und dann gelten die Überlagerungsgesetze sowieso nicht mehr.

ftmadl · Gast

Hallo, ich verstehe es noch immer nicht ...

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!
Nein, der Strom muß nicht erst in die Spule und dann zum Mitteltöner. Da hast da eine etwas falsche Vorstellung.

Bei einem geschlossenen Stromkreis (mit einer einzigen Masche) fließt der Strom durch alle Bauteile gleich stark (Maschenregel). Dass die Spule "filtert", bedeutet also nur, dass sie eben für hohe Frequenzen einen anderen (höheren) Widerstand hat als für niedrige und deshalb der Stromfluß im gesamten Stromkreis gedämpft wird. Dadurch fließt dann auch weniger Strom durch den Lautsprecher, egal, ob die Spule vor oder hinter dem Lautsprecher im Schaltplan sitzt. Anders wird's dann zwar, wenn sich das etwas mehr verzweigt, aber letztendlich ist die wirkliche Stromrichtung immer noch nicht wichtig.

Gruß
Marco

ftmadl · Gast

Hallo !

Ah...zuerst einmal vielen Dank!!!

ich hoffe ich begreife es jetzt besser.
Ist es so:

Wenn ein Signal mit höheren Frequenzen daher kommt...fließt im ganzen Stromkreis ein kleinerer Strom (weil der Widerstand durch die Spule höher ist..) ...und somit kommt auch weniger Strom zum Lautsprecher und der ist deshalb vielleicht irgendwie "leiser" und wenn die hohen Frequenzen weg sind fließt wieder mehr Strom und der Lautsprecher wird wieder etwas "lauter"?
Kann man sich das so vorstellen?

Etwas macht mich noch stutzig:

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ja, die Vorstellung ist schon ziemlich richtig, nur dass das alles gleichzeitig geht. Wenn Du mehrere Frequenzen gleichzeitig hast, dann werden die hohen gedämpft, während die niedrigen weniger gedämpft werden. Eigentlich mußt Du also erst mal das Signal nach Frequenzen zerlegen und dann jede Frequenz einzeln betrachten. Wenn der Widerstand für hohe Frequenzen groß ist kann er gleichzeitig für niedrige klein sein.
Mit dem mehr verzweigt: Also ich hab' bei Deinem Bsp. quasi nur betrachtet, dass Du eine Wechselstrom Quelle hast an dem in Reihe eine Spule und ein Verbraucher hängen. Das ganze wird natürlich komplizierter, wenn Du noch verschiedene Hoch-/Tief-/Bandpass Filter hintereinander geschaltet hast. Aber die Maschenregel und Knotenregel gelten dann immer noch. Nur muß man halt genauer hinschauen. Wollte nur andeuten, dass das was ich geschrieben habe nicht immer und überall so ist, wenn einfach nur in einer komplexen Schaltung irgendwo eine Spule rumhängt. Aber wichtig ist, dass Du das Prinzip verstehst, das schon bei einer einzelnen Masche gilt, bevor Du bei komplizierteren Schaltplänen genau die Frequenzgänge an den einzelnen Punkten errechnen kannst...

Gruß
Marco

ftmadl · Gast

Hallo !

Nochmals Danke für die Klarstellung.

Leider hat mich diese Klarstellung wieder leicht verwirrt und neue Fragen aufgeworfen:

Spielt die Stromrichtung in Schaltungen nur bei Wechselstrom keine Rolle oder ist das auch bei Gleichstrom so?

Der Widerstand kann gleichzeitig groß und klein sein?
Das kann ich mir nicht so gut vorstellen.
Ich meine, würden da nicht Elektronen, die durch tiefere Frequenzen in Bewegung gesetzt worden sind, die anderen überholen?
Kann man das irgendwie plakativ mit Wasser vergleichen?

Oder ist es nur für das menschl. Organ gleichzeitig (ähnlich wie ein Film für die Augen), in Wahrheit liegen aber ein paar Mikrosekunden dazwischen?
Dann würde ich es besser verstehen.
Denn wie erzeugt man gleichzeitig unterschiedliche Frequenzen?
Bei Gitarre, Klavier etc...gleichzeitig bringt man die Saiten doch kaum zum schwingen, oder? grübelnd

zeusosc · Anmeldungsdatum: 06.02.2006 Beiträge: 17

also:
erstens:
die Kirchhoffsche Maschenregel sagt das die Summe aller Ströme in über den Maschen null ist! (nicht das überall der Stromfluss gleich ist!!!!)
zweitens:
jeder leiter hat impendanzielle, kapazitive sowie induktive beläge!
drittens:
auf grund der kristallinen struckturen aller gängigen leiter (auch halbleiter) fließen alle elektronen gleich schnell (siehe j=qvnF).
Viertens:
Die Frequenzabhängigkeit, beziehungsweise die phasengeschwindigkeit über alle bauelemente sind unterschiedlich. (siehe Tiefpass, Hochpass {Butterworth oder ähnliches},Bandpass und Allpass).
Fünftens:
in einem Schaltkreis lohnt es sich von der Physikalischen stromrichtung auszugehen, dass erleichtert das technische verständniss...
sechstens:
mit wasser zu vergleichen hilft, besonders wenns um potentialdifferenzen geht,...
MfG

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

@ftmadl: Also erstmal muß ich Dir ein großes Lob aussprechen! Ich finde es sehr gut, dass Du die Sachen so genau hinterfragst! Die meisten lernen etwas von Wechselstromkreisen mit Scheinwiderständen, die frequenzabhängig sind und verstehen das vielleicht auch noch halbwegs, aber wagen sich dann gar nicht, die Dinge auch von anderen Seiten zu betrachten und es damit dann wirklich auch im Detail zu verstehen. Du bist also auf dem richtigen Weg zu einem wirklichen Verständnis und ich kann mir vorstellen, dass Du in Zukunft Dinge viel besser als viele andere verstehen wirst, wenn Du diese Neugierde bei behälst. Für mich ist das jetzt z. B. so, dass ich eigentlich dachte, diese Dinge komplett im Detail verstanden zu haben und durch Deine Fragen doch wieder ziemlich zum Nachdenken gezwungen wurde! Das ist also auch gut für mich, weil ich die Dinge jetzt auch nochmal durchdenken muß, wenn ich Dir antworten will...
Das Problem dabei ist, dass das alles gar nicht so einfach zu erklären ist, weil Dir wahrscheinlich noch ein paar mathematische Grundlagen etc. fehlen, aber ich probiers' trotzdem mal.
@zeusosc: Das mit der gleichen Geschwindigkeit der Elektronen in Festkörpern... da muß ich Dich leider enttäuchen. Die bewegen sich nicht alle gleich schnell, das ist aber erstmal auch gar nicht so wichtig. Die meisten bleiben sogar an ihrem Ort und tragen gar nicht zur Stromleitung bei (also abgesehen von Schwingungen bzw. der Ort ist ja so wie so unscharf und so weiter, aber das geht jetzt denke ich zu sehr ins Detail)
Vielleicht erstmal das mit den verschiedenen Frequenzen: Wenn man eine Saite einer Gitarre anzupft, dann hat man auch gleich viele Frequenzen auf einmal. Vielleicht hast Du schonmal was von Obertönen gehört. Du hast also im Endeffekt eine Mischung aus der Grundschwingung plus eine Reihe von Schwingungen mit einer vielfachen Frequenz der Grundschwingung. Wie kann man sich das vorstellen, wo man doch nur eine (zeitabhängige) Amplitude z. B. mit einem Mikrophon oder Pickup bei einer E-Gitarre aufnimmt? Das ist dann einfach die Summe der Amplituden der einzelnen Töne. "Ton" ist übrigens (soweit ich mich erinnern kann) als eine Schwingung genau mit einer Frequenz definiert. Wenn man eine Mischung hat, dann spricht man streng genommen von einem "Klang". D. h. wenn Du eine Gitarrensaite anzupfst, dann hast Du gleich einen Klang und nicht nur einen Ton, wenn man es genau nimmt. Um das zu verdeutlichen, hab ich mal was geplottet (s. Anhang). Dort habe ich einfach mal zwei Sinuskurven geplottet. Die eine hat die vierfache Frequenz der anderen, dafür aber die halbe Amplitude. Die Summe der beiden ist dann halt die dritte Kurve. Das ist das, was nachher aufgenommen wird. Ein natürlich erzeugter Klang hat natürlich noch viel mehr Oberschwingungen, aber das Prinzip bleibt das gleiche. Das ganze kann man noch weiter spinnen und kommt irgendwann dann auf die "Fourier-Zerlegung" oder irgendwann sogar auf die Fourier-Transformation. Aber das ist dann ziemlich mathematisch. Aussage ist aber, dass man jede (periodische) Kurvenform in Sinusschwingungen zerlegen kann oder umgekehrt mit (unendlich vielen) Sinus/Kosinus-Kurven zusammen addiert jedes beliebige periodische Signal erzeugen kann. Das ganze ist erstmal sehr erstaunlich, dass das geht. Es gibt z. B. auch Frequenzanalysatoren, die genau eine solche Zerlegung machen. Unser Ohr ist ein solches "Gerät". Durch die Bausweise der Schnecke werden die Schallwellen nämlich auch "fourie-transformiert" und die Sinneszellen im Ohr mit den Flimmerhärchen drauf, werden immer bei bestimmten Frequenzen angeregt. Das Gehirn kann dieses Frequenzmuster dann analysieren und sagt einem dann, ob es ein eher krächzender Klang ist oder jemand eine sonore Stimme hat und so.
Die Vorstellung, dass es jetzt Elektronen gibt, die gerade die Signale mit hohen Tönen leiten und andere dann die mit den niedrigen ist schonmal falsch. Du hast ja letztendlich nur ein Signal (eben die Summe der Schwingungen), die von allen Elektronen entsprechend geleitet werden. Auf einem langen Kabel bilden sich so dann richtige Wellen aus, wenn Du ein Signal durch schickst, weil es je nach Kabel etwas Zeit braucht, bis es sich dort ausbreitet und so. Aber das betrachten wir hier nicht. Wir gehen hier erstmal davon aus, dass die Frequenzen so niedrig sind, dass die Ausbreitung der Signale immer so schnell passiert, dass innerhalb einer Schwingung sich schon lange alles ausgebreitet hat.
So, aber jetzt zur Spule... Wenn Du damit was berechnen willst, mußt Du also Dein Signal erstmal in Frequenzen zerlegen (Fourier-Analyse machen), dann die Anteile der einzelnen Frequenzen mit dem jeweiligen Dämpfungsfaktor der Schaltung oder des Stromkreises oder was auch immer multiplizieren und danach die Frequenzen mit den modifizierten, frequenzabhängigen Amplituden wieder zusammen addieren. Hast Du schon mal einen Equalizer gesehen? Der macht so was, quasi... Wenn Du einen MP3-Player am PC hast, dann hat der meistens auch einen Equalizer drin. Damit kannst Du ja mal ausprobieren, wie das ist, wenn man verschiedene Frequenz(-bereiche) verstärkt oder abschwächt.
Warum die Spule das so "macht" mit den Frequenzen... das ist jetzt wirklich nicht so einfach. Was noch relativ einfach ist, ist die Herleitung der Scheinwiderstände für Spule und Kondensator und wie die von der Frequenz abhängen. Wenn man dann nur eine Frequenz betrachtet, ist das auch noch relativ klar, denke ich. Aber dass man ein beliebiges Signal, das sich aus vielen verschiedenen Frequenzen zusammen setzt, einfach auftrennen kann in die einzelnen Frequenzen und dann für jede einzelne Frequenz so tun kann, als ob nur sie da wäre, danach dann wieder alles zusammen addiert, das ist nicht ganz so einfach zu verstehen und erstmal nicht wirklich klar, da gebe ich Dir recht. Mir fällt da eigentlich auch keine wirklich einfache und anschauliche Erklärung ein. Mathematisch würde man sagen: Die Eigenschaften der Bauteile hängen nunmal von der Frequenz ab und ich kann eben mit dem Fourier-Zeug jedes Signal in einzelne Frequenzen zerlegen. Damit ist es dann zu berechnen. Das aber wirklich genau zu verstehen ist schwer. Man gewöhnt sich zwar irgendwie dran und man hat das Gefühl, dass alles vollkommen klar ist (mathematisch ist es dann auch alles machbar und einleuchtend), aber das wirklich im physikalischen Zusammenhang zu verstehen, finde ich auch nicht einfach.
OK, besser kann ich das im Moment nicht erklären, denke ich. Vielleicht ist es besser, wenn Du im einzelnen nochmal fragst. Vielleicht kann ich Dir dann wieder eher bei einigen Details weiter helfen. So bekommst Du vielleicht doch noch eine gewisse Vorstellung von den Vorgängen, wenigstens qualitativ.

Gruß
Marco

ftmadl · Gast

Hallo Marco,

Danke nochmal für die Zeit und Mühe, die Du Dir nimmst/machst um mir den Strom zu erklären.

Ich sehe schon, die Sache mit den Frequenzen ist nicht ganz einfach.
Das Problem beginnt bei mir aber bereits viel früher.

Ich versuche diesmal, meinen Eintrag in 2 Teile zu gliedern.
Einer, der sich um das Thema Stromfluss dreht (Forumstitel!) und beim zweiten schweife ich wieder etwas zum Thema Audio/Frequenzen ab.

Ich fürchte, mit meinem Beispiel von der Spule bin ich unabsichtlich in die Nähe des Wechselstroms gerückt und Gleichstrom ist irgendwie zu sehr untergegangen.

Mein Verständnisproblem beginnt hier:
Ich sehe einen einfachen Schaltplan (Batterie,Schalter,Dioden,Lämpchen) mit einer Erklärung daneben, die beschreibt bei welcher Schalterstellung welches Lämpchen leuchtet.
Gemäß Erklärung wird davon ausgegangen, daß der Strom von + nach - fließt(techn.Richtung).
Ansonsten würde die Beschreibung nicht stimmen.
Tatsächlich fließt der Strom aber von - nach +. (phys. Richtung)
Also bin ich verwirrt.

Kann man die Sache so beschreiben:
Elektronen fließen vom -Pol zum +Pol. Die dabei frei werdenden Lücken ("positiv") pflanzen sich aber vom +Pol zum -Pol fort.
Das würde bedeuten, das Elektron welches am nächsten zum +Pol ist, wird von der Batterie "verschluckt". Das folgende versucht die Lücke zu schließen, wobei hinter diesem wieder eine neue Lücke entsteht usw.
Daher wandert die Lücke Richtung -Pol, was den Eindruck erweckt, daß der Strom vom +Pol zum -Pol fließt, wenn man (fälschlicherweise) davon ausgeht, daß positive Ladungen für den Strom verantwortlich sind.
Also beschreibt die TECHNISCHE Stromrichtung die "Fortpflanzungsrichtung" der Lücken, die die Elektronen bei ihrer Wanderung zum +Pol hinterlassen?

Klingt vielleicht abenteuerlich, aber es kommt noch schlimmer:
Kann man folgendes behaupten:
"Bauteile wie Spulen, Transformatoren, Gleichrichter, Kondensatoren (solche die nicht zum Speichern von Ladung verwendet werden - sondern zum "Trennen" von Wechselstromanteil und Gleichstromanteil) machen nur bei Wechselstrom Sinn." grübelnd

Also wenn solche Bauteile in einem Schaltplan vorkommen habe ich es mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Wechselstrom zu tun?

Wenn die Schaltung zum Verarbeiten eines Audiosignals dient doch eigentlich auch?
Es ist doch so, daß mit Hilfe eines Magnetfeldes die Schwingungen aufgenommen, über Spulen eine Wechselspannung induziert in weiterer Folge Wechselstrom erzeugt wird, oder?

Interessehalber Beispiel E-Gitarre: Funktioniert da alles vom Pickup über den Lautsprecher mit Wechselstrom, wenn der Verstärker am Netz angeschlossen ist, oder wird da irgendwo dazwischen geglättet?
Pickup und Lautsprecher benötigen meines Erachtens Wechselstrom um ihre Arbeit verrichten zu können...

Abschließend hätte ich noch eine Frage zum Bild mit den Schwingungen gehabt, eben leuchtet mir dabei aber alles ein. Vielleicht fällt mir morgen nocht etwas ein.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Erstmal nochmal zur Stromrichtung: Deine Vorstellung ist schon ganz richtig so. Das mit "Löcherleitung" ist zwar eher eine Sache, die man bei Halbleitern näher betrachtet, weil in Metallen keine wirklichen Löcher entstehen, aber das geht jetzt zu sehr in die Festkörperphysik. Wenn ich Dich richtig verstehe, meinst Du auch nicht ganz das selber mit Deinen Löchern, wie das was man normalerweise als Löcherleitung bezeichnet. Um die Vorstellung in Metallen als Leiter vielleicht noch ein wenig mehr zurecht zu rücken: Metalle bestehen ja bekanntlich aus Atomen, die wiederum aus Atomkernen bestehen, die positiv geladen sind, und Elektronen, die negativ geladen sind. Hier fängt das Problem schon an: Dass das eine negativ geladen ist und das andere positiv ist reine Definitionssache. Man hätte auch die Ladung der Elektronen als "positiv" bezeichnen können und die der Kerne als negativ. So weit ich weiß beruht das sogar darauf, dass man historisch da einen Fehler gemacht hat. Man wußte nicht, was genau für die Stromleitung verantwortlich ist und hat dann einfach einen der Pole als + bezeichnet und den anderen als -. Und deshalb auch die Stromrichtung so definiert, denn wenn man irgendwo Überschuß hat (+) dann fließt der halt zu -. Erst später hat man dann fest gestellt, dass eigentlich i. A. die Elektronen den Strom leiten und dass die vorher definierte (später dann "technische" genannte) Stromrichtung eigentlich genau die falsche ist, weil die leitenden Ladungsträger genau in die andere Richtung fließen. Also hat man einfach die Elektronen als negativ definiert und alles war so weit in Ordnung, bis auf das mit der Stromrichtung halt. Zu den Metallen kann Du Dir vielleicht merken: Ein Metall ist auch so eine Gitteranordnung von Atomen. Die Kerne sind dabei an einem festen Ort und bleiben da (normalerweise) auch mit ihrer positiven Ladung sitzen. Allerdings ist bei Metallen das besondere, dass Elektronen existieren, die nicht mehr fest an einer Stelle bei "ihrem" Atomkern fixiert sind (warum genau das so ist, das ist wieder etwas kompliziert und gehört in die Festkörperphysik). Diese Elektronen sind also (fast) frei beweglich innerhalb des gesamten Metallkristalls. Wenn man am einen Ende Elektronen absaugt, dann ist da zwar nicht wirklich ein Loch, wie Du schreibst, aber die Stelle ist dann erstmal positiv geladen, weil die Kerne ja noch da sind, aber die Elektronen dort fehlen. Das hat zur Folge, dass dort ein elektrisches Feld entsteht, das die Elektronen in der Umgebung anzieht. Die bewegen sich dann sofort dort hin, bis das gesamte Metall wieder auf einem Potential liegt (also dann insgesamt leicht positiv geladen ist). Wenn aber am anderen Ende der Minuspol angeschlossen ist, dann breitet sich das weiter aus und es kommt halt wirklich zu einem Stromfluß. Also Dein Bild mit den Löchern ist nicht ganz so falsch, aber schreib so was nicht in einer Klausur, weil man eben unter Löchern, die leiten, was anderes versteht, was eher etwas mit Halbleitern zu tun hat und in Metallen auch keine richtigen Löcher entstehen, weil die Elektronen so wie so schon frei im Metall "schwimmen".
Aber eigentlich ist das auch egal, wie man die Stromrichtung definiert. Von außen betrachtet spielt das bei vielen Bauteilen (Widerstand, Spule, Kondensator, ...) gar keine Rolle, ob der Strom in Wirklichkeit jetzt so oder so rum durch fließt. Bei anderen ist das aber besonders wichtig, wie z. B. bei einer Diode. Die hat ja eine Durchlassrichtung und eine Sperrrichtung, also wie eine Einbahnstraße für den Strom. Aber auch hier kann man sich ganz einfach behelfen, indem man einfach die Durchlaßrichtung gerade andersherum definiert, als es in Wirklichkeit ist. Die Elektronen können deshalb entgegen der (technischen) Durchlaßrichtung durchfließen, aber nicht "in Durchlaßrichtung". Aber dafür stimmt es dann halt wieder mit der technischen Stromrichtung. Wenn Du also mit elektronischen Bauteilen zu tun hast oder Schaltungen zusammen löten willst, dann kannst Du so tun, als ob der Strom von + nach Minus fließt, wobei es völlig egal ist, welche Ladungsträger jetzt wirklich von wo nach wo fließen. Wenn Du aber die Leitung in Festkörpern Dir vorstellen willst, dann mußt Du schon wissen, dass eben die negativ geladenen Elektronen die beweglichen Ladungsträger sind und dass die sich bewegen, und zwar vom Minuspol der Batterie zum Pluspol.
Ja, man kann sagen, dass so Bauteile wie Spule (besonders die Spule) und Kondensator oft im Zusammenhang mit Wechselstrom eingesetzt werden. Wobei man bei Wechselstrom oft an den Strom aus der Steckdose denkt, den meine ich jetzt nicht. Immer dann, wenn Spannung und Strom in einem Stromkreis sich ändern, "machen" diese Bauteile "etwas". Es kann jetzt aber sein, dass der Strom/die Spannung nicht mal ihr Vorzeichen ändert, sondern vielleicht nur von 12V auf 11,9V abfällt oder so. In einem Netzteil will man ja eine möglichst saubere Gleichspannung am Ausgang haben. Um das zu erreichen glättet man die im Trafo übertragene Wechselspannung mit Kondensatoren (nach der Gleichrichtung). Aber man will da schon ganz kleine Spannungsänderungen ausgleichen damit.
Aber ein Trafo kann man nur mit Wechselstrom betreiben. Eine Spule z. B. wird von Gleichstrom ja einfach nur so durchflossen. Sie hat dann vielleicht noch einen ohm'chen Widerstand zusätzlich, weil es ja oft ein relativ langer und eher dünner Draht ist, aber der Widerstand ist gering und ein normaler Widerstand wäre viel billiger/kleiner und würde den Zweck auch erfüllen.
Auch das ist richtig: Wenn man Audio-Signale, aber auch andere Signale, übertragen will, dann sind das Schwingungen und damit eine Art Wechselstrom. Man will die Gleichstromanteile sogar los werden, weshalb man normalerweise an Eingang und Ausgang erstmal Kondensatoren hinmacht, die das ganze dann gleichstrommäßig entkoppeln. Aber da bin ich kein Spezialist, leider, da wissen andere hier im Forum deutlich mehr drüber... Man will die also nicht glätten, sondern sogar den "glatten Anteil" los werden. Lautsprecher und Pickup/Mikrofon haben ja normalerweise auch Spulen (oder Kondensatoren mit sich ändernder Kapazität), die dann auch mit wechselnden Strömen und Spannungen funktionieren, das ist also alles richtig so weit.

Ja, so weit erstmal. Hoffe Du kannst etwas mit meinen ellenlangen Texten anfangen und ich stehle Dir nicht nur Deine Zeit...

Gruß
Marco

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Mir ist noch ein Analogon eingefallen, das Dir vielleicht bei der Vorstellung helfen könnte. Allerdings darf man die Analogien dabei nicht zu weit treiben, weil es doch schon Unterschiede gibt im Detail.
Man kann einen Stromkreis mit einem Rohrsystem, in dem Wasser fließt vergleichen. Die Spannungs/Stromquelle ist dann eine Pumpe, Leiter sind dicke Rohre, Widerstände sind Verengungen, etc. Ich könnte mir sogar eine Kondensator vorstellen: Ein Faß/Tonne mit einem Rohranschluß an beiden Seiten und einer Gummimembran o. ä. in der Mitte. Eine Spule wird vielleicht etwas schwerer: Ich habe mir überlegt, dass man da in ein Rohrstück eine Turbine mit großer Masse und damit Trägheitsmoment einsetzen könnte, die sich immer mit der durchfließenden Flüssigkeit mitdreht. Eine Diode wäre dann ein Ventil ähnlich einer Herzklappe und sogar so etwas ähnliches wie einen Transistor könnte man realisieren, indem man ein Ventil baut, das die Kollektor-Emitter-Strecke öffenen/schließen kann durch einen kleinen Wasserfluß über die Basis-Emitter-Strecke. Damit könnte man schon fast einen Verstärker bauen. Als Mikrofon (um wieder bei Audio zu bleiben...) könnte ein offenes Rohrende sein, das mit einer Membran bespannt ist. Das kann man auch gleich als Lautsprecher verwenden usw... Wahrscheinlich ist aber Wasser nicht so günstig, weil es eine relativ hohe Dichte hat und dadurch die Trägheit in den Rohren eine Rolle spielt. Und auch sonst würde so etwas in Realität deutlich schlechter als mit elektrischem Strom funktionieren. Das nächste Problem ist nämlich die doch noch relativ große Reibung in den Rohren, auch wenn die recht dick sind...
Aber jetzt der Vergleich zum normalen Strom: Du hast in dem System ja Druckdifferenzen, die man mit der Spannung vergleichen könnte und einen Fluß des Wassers, der so was wie eine Stromstärke wäre. Wenn Du jetzt aber damit einen einfachen Stromkreis machst, dann fließt das Wasser durch das Rohrsystem vom "+Pol" der Pumpe zum "-Pol". Und es ist ganz klar, welche Richtung das Wasser haben wird. Wenn Du da jetzt unser "Dioden"-Ventil einbaust, wird man sehen, dass die Flußrichtung auch wirklich sehr wichtig ist. Wenn man die Pumpe nämlich einfach umdreht, dann fließt nur in einer Position etwas durch den Stromkreis. Wenn Du jetzt aber annimmst, dass Du erstmal gar nicht weißt, in welche Richtung das Wasser wirklich fließt und einfach mal ein "+" an den einen Anschluß der Pumpe hängst und ein Minus ans andere Ende. Jetzt schaust Du Dir an, in welche Richtung das "Dioden"-Ventil durchflossen werden kann und klebst einfach ein "+" und ein "-" wieder an die entsprechenden Enden und so weiter. Viel später, nachdem schon ganz viele dieser Ventille und Pumpen mit dieser +/- Beschriftung verkauft wurden und eine Menge Geräte damit gebaut wurde, kommst Du auf die Idee mal nach zu schauen, in welche Richtung jetzt eigentlich das Wasser wirklich fließt. Du stellst dabei fest: hubs... hab ich wohl gerade alles falschrum beschriftet... Was wirst Du jetzt machen? Alle existierenden Schaltpläne ändern lassen und alle Pumpen und Ventile zurückrufen, um den "Fehler" zu korrigieren? Oder sagst Du allen: Naja, es gibt halt eine "technische Wasserstrom-Richtung", die einfach umgekehrt zu der wirklichen ist. Alle Bauteile beschriftest Du immer noch so wie vorher und läßt alles beim alten. Funktionieren tut's ja, egal wie die Beschriftung ist!
Da auch nochmal was zu den Löchern: Im Wasser wird auch kein Loch entstehen, wenn man am einen Ende Wasser absaugt, sondern nur der Druck (das elektrische Potential) wird dabei kleiner, weshalb benachbarte Wasser-Moleküle dann einfach nachfließen, um den Druckunterschied (Spannung) aus zu gleichen.

Mir hat das Analogon früher recht gut bei der Vorstellung geholfen. Vielleicht hilft es Dir ja auch... Allerdings wie gesagt: Vorsicht wenn es zu sehr ins Detail geht! Es gibt sehr viele Ähnlichkeiten, aber auch recht schnell große Unterschiede!

Gruß
Marco

ftmadl · Gast

Hallo Marco!

Vielen Dank wieder einmal für Deine sehr guten Erläuterungen.
Ich glaube, in den letzten Tagen hat sich mein Verständnis in dieser Thematik
vor allem Dank Deiner Hilfe enorm vergrößert, verglichen zu vorher.

Etwas unsicher bin ich mir noch mit dem Diodensymbol in den Schaltplänen.
Ich glaube, du hast es versucht zu beschreiben, allerdings habe ich es noch nicht 100%ig verstanden.

Es ist ja in dem Beispiel, welches ich zuletzt beschrieben habe in techn. Stromrichtung als leitend eingezeichnet. Die Elektronen bewegen sich aber nunmal in die entgegengesetzte Richtung. Also sollte die Diode sperren.
Laut Beschreibung lässt sie jedoch den Strom passieren.
Was ist da los?

Ich versuche es mir ganz naiv so zu erklären:
http://de.wikipedia.org/wiki/Diode (Zeichung unter "Funktion")

Die rote Kugel wird durch eine Kraft (in diesem Fall die Spannung), die zum +Pol wirkt hinaufgedrückt, so können Elektronen an der Kugel vorbeifließen und positiv geladenen Atome scheinen sich zum -Pol hin zu bewegen (techn. Stromrichtung).
Könnte stimmen oder? grübelnd

Falls an der These nichts falsch ist, dann glaube ich es jetzt verstanden zu haben.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ja, das freut mich sehr Augenzwinkern

Ist doch ein gutes Gefühl, wenn man so langsam den Eindruck gewinnt, Zusammenhänge zu verstehen, oder?

Ja, das mit der Diode: Das ist einfach nur die Zeichnung, die so definiert wurde. Du kannst ja auf eine Diode drauf malen was Du möchtest und Symbole in Schaltpläne wie Du möchtest! Das interessiert ja die Elektronen nicht! Tatsache ist: Wenn man wirklich die "Strom der Elektronen" betrachtet, dann geht der tatsächlich genau dann durch, wenn er gegen die Pfeilrichtung fließt, die man in Schaltpläne einzeichnet. Es ist einfach nur eine Konvention, die eigentlich falsch ist, wenn man wirklich mit der Pfeilrichtung im Schaltplan die Richtung des Flußeses der Ladungsträger (Elektronen) angeben möchte. Das ganze hat einfach historische Gründe und ist physikalisch auch nicht so wichtig. Wichtig ist allerdings: Wenn Du eine Diode hast, deren "technische Durchlaßrichtung" nach unten zeigt, dann ist sie für Elektronen in Richtung nach oben durchlässig. Man macht den Pfeil nur sorum drauf, um bei dem alten Bild zu bleiben, bei dem der Fluß von + nach - geht und nicht so wie in Wirklichkeit die Elektronen von - nach + fließen, das ist alles. Wenn man so will, sind einfach alle Symbole, die eine Flußrichtung anzeigen einfach verkehrt herum gezeichnet, aber die Bauteile sind genau so verkehrt beschriftet, so gleicht sich das dann wieder aus.

Gruß
Marco

ftmadl · Gast

Also dann, Ende gut Alles gut

Nochmals Danke für die Hilfe an die Forumsteilnehmer - vor allem an Marco.
Ich denke, wenn ich es verstanden habe sollte es nun wirklich jeder verstehen der diesen Forumsbeitrag liest.
Vielleicht lernt der eine oder andere dann auch noch etwas bezüglich Audioübertragung/-verarbeitung dabei Augenzwinkern