Weisheit des Tages: Was ist Strom genau?

In Metallen, man spricht auch von Leitern erster Klasse, kommt der Stromfluss dadurch zustande, dass im Atomverbund immer eine bestimmte Anzahl freier Elektronen, die sogenannten freien Leitungselektronen (Valenzelektronen) vorkommen. Kupfer ist ein sehr guter elektrischer Leiter, jedes Atom stellt ungefähr ein Leitungselektron dem Elektronengas des Metalls zur Verfügung. Eisen ist ein deutlich schlechterer Leiter, hier kommt ein ungebundenes Elektron auf etwa acht Atome.

Die Gesamtheit dieser Leitungselektronen in einem Metall wird auch als Elektronengas bezeichnet – die Elektronen verhalten sich ähnlich wie Gasmoleküle und führen ungeordnete Bewegungen aus, welche aber kaum von der Temperatur des Metalls abhängen. Ursache ist die Fermi-Verteilung: Die schnellsten Elektronen bewegen sich mit so hohen Energien, als ob das Elektronengas eine Temperatur über 10000 K hätte. (siehe auch Bezug zur Wärmeleitung und Wiedemann-Franzsches Gesetz)

Die eigentliche Stromleitung im Metall kommt durch eine überlagerte Driftbewegung dieser freien Elektronen zustande. Diese Driftbewegung der Ladungsträger im Metall ist dabei vergleichsweise langsam: Die Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger beträgt beispielsweise bei Kupfer, welches ca. 1023 Leitungselektronen pro cm3 aufweist, und bei einer typischen Stromdichte von 10 A/mm2 nur rund 0,735 mm/s.

Da die Stromleitung in Metallen durch die Elektronen erfolgt und es dabei zu keiner stofflichen Änderung des elektrischen Leiters kommt, spricht man auch von elektronischer Stromleitung.

Quelle: Wikipedia Eintrag vom 15. Oktober

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