Spannung, Strom

xole_X · Anmeldungsdatum: 19.10.2007 Beiträge: 93

hi,
ich hab eine Verständnisfrage zur Spannung.
Bisher hatten wir in Chemie zumindestens die Vorstellung gehabt, dass Protonen fest im Kern sitzen und schwer rauszulösen sind...Elektronen, vor allem Außenelektronen hingegen leichter. So kommt es beim Strom auch zum Fluss der freien Elektronen.
In Physik gehen wir jetzt aber von der technischen Stromrichtung aus, d.h. wir reden ganze Zeit davon, dass sich positive Ladung entlang der Feldlinien bewegt. Die Pfeile, die die Richtung des Stromes anzeigen, gehen in die Richtung, in der sich die positive Ladung vom +Pol zum -Pol bewegt. Was ist nun richtig? Bewegen sich Elektronen oder Protonen beim Strom?
Desweiteren wird gesagt, dass die Spannungsrichtung der Stromrichtung im Stromkreis entspricht...also vom +pol zum -pol. Innerhalb einer Spannungsquelle jedoch entgegengesetzt. Warum denn das? Manchmal wird in der Literatur gesagt, dass Strom entsteht, weil es ein Potentialunterschied gibt und die Ladung bestrebt ist, diesen Ladungsunterschied zu kompensieren. Wie soll ich mir sowas denn vorstellen? Mal wird gesagt, positive Ladung wird von der negativen angezogen und geht deswegen dahin...mal wird gesagt, dass aufgrund des Überschusses an positiver Ladung, die einzelnen Ladungen abgestoßen werden, und deswegen zum negativen Pol gehen.

Wie wird denn überhaupt in einer Spannungsquelle dieser Potenzialdifferenz erzeugt?

Hoffentlich kann mir einer weiterhelfen. Das ganze verwirrt mich sehr.

cst · Anmeldungsdatum: 16.11.2006 Beiträge: 106

Hi,

Bezüglich der Stromrichtung gibt es 2 Denkweisen: Die technische Stromrichtung gibt an, in welche Richtung sich positive Ladungsträger bewegen würden, wenn sie könnten -- also von + nach - . Tatsächlich bewegen sich in Metallen aber Elektronen, also negative Ladungsträger. Die physikalische Stromrichtung gibt die tatsächliche Bewegung der Elektronen an -- also genau umgekehrt: von - nach +. Die Protonen sind fest eingebaut; was ihr in Chemie gelernt habt, bleibt gültig. (Anm.: In Flüssigkeiten und Gasen können auch frei bewegliche positive und negative Ionen vorhanden sein. Dann bewegen sich die einen in die eine, die anderen in die andere Richtung. In Halbleitern sieht's noch wieder anders aus.)

Ob nun gleichartige Ladungen sich abstoßen oder ungleichartige sich anziehen -- was soll's, läuft ja doch auf dasselbe hinaus. Stell dir einfach das vor, was dir besser gefällt.

Potentialdifferenz/Spannung:
Das Potential an einem Ort ist eigentlich die Arbeit (pro Ladung), die aufgewendet werden muss, um eine Probeladung von unendlich weit an diesen Ort zu bringen. Wenn du jetzt ein Elektron irgendwo hinbringst, wo schon viele Elektronen sind, stoßen die Elektronen sich ja ab. Du musst also gegen diese Kraft Arbeit aufwenden, mit anderen Worten: Du führst dem Elektron Energie zu. Diese Energie "will" das Elektron loswerden, indem es irgendwo hin fließt, wo weniger Elektronen sind (+-Pol). Vergl.: Ein Ball den du auf einen Berg geschafft hast (ihm potentielle Energie zugeführt hast) rollt ja auch wieder hinunter, wenn er kann. Die Spannunmg zwischen zwei Punkten ist nun einfach die Differenz der Potentiale an diesen Punkten. Das ist also die Arbeit, die das Elektron verrichten kann, wenn es sich von dem einen Punkt zum anderen bewegt.

Spannungsquellen:
Dort wird Energie aufgebracht, um Ladungen zu trennen. In einer Batterie wird dazu chemische Energie genutzt, in Generatoren ("Dynamos") mechanische Energie, bei Solarzellen halt Sonnenenergie. Wenn man diesen Ladungsüberschuss/Mangel sich ausgleichen läßt, fließt Strom und dabei wird Energie wieder frei.

Etwas klarer jetzt?

cst