Elektronen sind in jedem Atom vorhanden.

In Materialien wie Metallen (gute Leiter) sind die äußersten Elektronen sehr locker an den Kern gebunden und neigen dazu, zufällig darin herumzuwandern Die Materialmatrix hinterlässt "Löcher" in der Elektronenstruktur des normalerweise neutralen Atoms.

Diese "freien" Elektronen beziehen ihre Energie aus Wärmeenergie. Jedes einzelne Elektron (negative Ladung), das durch ein positiv geladenes "Loch" wandert, wird angezogen und kann die Lücke füllen. Es kann dann eine Weile dort sitzen und losfahren. Es ist ein sehr zufälliger / chaotischer Prozess.

Das Ergebnis ist, dass das Material elektrisch neutral bleibt , obwohl Milliarden freier Elektronen zu einem bestimmten Zeitpunkt zufällig in alle Richtungen wandern. Es gibt keine Nettodrift in eine bestimmte Richtung.

In einer Batterie erzeugen wir eine Potentialdifferenz oder Spannung, indem wir einen Überschuss oder ein Dezifit von Elektronen an den Anschlüssen akkumulieren und aufrechterhalten. Beachten Sie, dass die Ladung paarweise erzeugt wird, sodass immer gleiche Mengen an Elektronen und Löchern vorhanden sind.

Ein Anschluss ist positiv (Elektronendefizit, Lochüberschuss) und der andere negativ (Elektronenüberschuss, Lochdefizit). Diese Ansammlung und Aufrechterhaltung überschüssiger Ladung erfordert Energie, die durch eine chemische Reaktion in der Batterie bereitgestellt wird.

Wenn eine Schaltung hergestellt wird, fließt der Strom fast sofort. Dies hängt vom Draht ab, liegt jedoch zwischen dem 0,5- und 0,9-fachen der Lichtgeschwindigkeit.

Dies kann nicht die physikalische (Drift-) Bewegung von Elektronen aufgrund des angelegten elektrischen Feldes sein, da die Driftgeschwindigkeit von Elektronen viel (viel) niedriger ist (siehe https://en.wikipedia.org) / wiki / Drift_velocity). Es muss eine elektromagnetische Welle sein.

Ein Gedankenexperiment: Stellen Sie sich vor, am negativen Ende der Batterie bewegt sich ein (überschüssiges) Elektron vom Anschluss in den Draht. Dieser winzige Stromimpuls (Änderung des elektrischen Feldes) wird mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Draht übertragen und drückt ein Elektron aus dem Draht in den Pluspol der Batterie, um die übermäßig elektrische Neutralität (Gleichgewicht) des Stromkreises

Stellen Sie sich nun vor, dass dies Milliarden von Elektronen passiert. Das Ergebnis ist das, was wir als aktuell bezeichnen.

Die Kraft, die die Elektronen bewegt, ist ein elektrisches Feld, das durch die Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen erzeugt wird, und die Grundregel lautet "wie Ladungen abstoßen, im Gegensatz zu Ladungen anziehen".

Elektronen werden von der negativen Spannung abgestoßen und von der positiven angezogen. Beachten Sie, dass sich das Elektron nicht durch den Draht bewegen muss, sondern nur eine kleine Strecke bewegen muss.

In Bezug auf die Stromrichtung neigen wir immer noch dazu zu glauben, dass Strom von positiv nach negativ fließt (denn das ist was wir unterrichten in Schulen), dies war auf einen historischen Fehler von Benjamin Franklin zurückzuführen, der es einfach falsch verstanden hat. In Wirklichkeit spielt es keine Rolle, solange Sie in irgendwelchen Berechnungen konsequent sind.

Dieser Verlust und die Ansammlung von Elektronen bewirken eine Spannungsreduzierung an den Batterieklemmen. Es bringt die chemische Reaktion in der Batterie aus dem Gleichgewicht. Die chemische Reaktion versucht dann, dies auszugleichen, indem zusätzliche Ladungspaare (Elektron + positives Ion) erzeugt werden, um die Spannung an den Anschlüssen aufrechtzuerhalten.

Je mehr Strom von der Schaltung aufgenommen wird, desto schneller muss die Reaktion in der Batterie stattfinden und desto schneller wird die Batterie entladen. Wenn Sie die Spannung an den Klemmen messen, sehen Sie diesen Abfall, wenn mehr Strom entnommen wird.

Für Berechnungszwecke denken wir an eine Batterie mit einem 'Innenwiderstand' . Sie hat keinen echten Widerstand im Inneren, sondern nur eine physikalische Grenze, wieschnell können die neutralisierten Ladungspaare ersetzt werden.

Bei wiederaufladbaren Batterien kann die chemische Reaktion umgekehrt werden, indem ein Strom in die Batterie geleitet wird.Die bereitgestellte Energie wird in chemischer Form gespeichert.

Brennstoffzellen können mit externen Chemikalien versehen werden, um Strom zu liefern.B. Wasserstoffbrennstoffzelle - Luft (Sauerstoff + Stickstoff usw.) + Wasserstoff = Elektrizität + Wasser (plus Stickstoff usw.)

Elektronen befinden sich überall im leitenden Draht, oder wir können sagen, dass sich Millionen von Elektronen im leitenden Draht befinden.

Wie hoch ist nun der Strom?Strom ist nur ein Elektronenfluss.

Allgemein haben wir angenommen, dass die Stromrichtung gleich dem Fluss positiver Ladungen ist.Da sind Elektronen sehr geladen.Somit fließt der Strom in entgegengesetzter Richtung zu dem von Elektronen.

Nun symbolisiert der Begriff "Spannung" nur, wie viel elektromotorische Kraft auf Elektronen ausgeübt wird.Hier gibt der Begriff "elektromotorische Kraft" an, mit welcher Kraft Elektronen angezogen oder abgestoßen werden.

Beispiel: Nehmen wir nun an, wir haben eine 9-V-Batterie.Stellen Sie sich zum Beispiel Elektronen in einer 9-V-Batterie vor, wie sie sich bewegen.Nehmen Sie nun den positiven Anschluss der Batterie als +9 und den negativen als 0 an. Somit werden Elektronen von der 0-V-Seite zur +9-Seite angezogen. Dies ist die Spannung.

Jetzt können Sie ganz einfach Ihre eigene Frage beantworten.

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Spannung primitiv betrachten: Ist eine Art abstoßende Kraft?

Ja, das ist im Wesentlichen richtig (aber Spannung ist auch eine Anziehungskraft Leistung, bei der ein positiver Pol negative Ladungen anzieht.)

Die Schaltungsphysik umfasst Magnetfelder und elektrische Felder, die b-Felder und die e-Felder, die Ampere und Volt entsprechen.

Was ist Spannung? Es ist ein Maß für die elektrostatischen Felder, die elektrische Kräfte erzeugen und Ladungen in Schaltkreisen bewegen. Spannung ist ein Weg, um E-Felder zu messen, genauso wie Gravitationspotential ein Weg ist, um Gravitationsfelder zu messen, und Magnetpotential ist ein Weg, um Magnetfelder zu messen.

Wenn Sie einen Stahlstab magnetisieren, können Sie auswählen Eisenstücke, und das ist eine Demonstration von Magnetfeldern. Wenn Sie einen Kunststoffstab elektrifizieren, können Sie Papierstücke aufheben, und das ist eine Demonstration der Spannung. von E-Feldern.

Eine Sache, die in vielen Intro-Lehrbüchern übersehen wird: Spannung ist "statische Elektrizität", und Stromkreise basieren auf Elektrostatik.

Reiben Sie einen Ballon auf Ihre Armhaare, und Sie erzeugen extreme Spannung, jedoch bei Nullstrom. Das Abwischen von Teppichen und das Zappen des Türknaufs ist eine Frage von etwa 5.000 V. Eine Batterie ist eine Ladungspumpe und pumpt Ladungen, indem sie eine statische Oberflächenladung und eine Spannung in einer dünnen Schicht zwischen einem Metall und einer leitenden Lösung erzeugt. (Die chemischen Reaktionen auf einer Batterieplatte; sie ähneln Millionen winziger Luftballons, die an Millionen Wollpullovern reiben! Sie erzeugen jedoch nur wenige Volt, nicht Zehntausende.)

Bei einem geschlossenen Stromkreis Eine Spannung kann Ladungen mitpumpen, wie beim Anschließen einer Glühbirne an eine Batterie. Spannung verursacht Strom und Spannung wirkt ähnlich wie "elektrischer Druck", ist jedoch kein exakter Druck, da Drücke nur auf Oberflächen wirken, während E-Felder über das gesamte Volumen einer Ladungssammlung wirken können. Auch im Vakuum kann Spannung anliegen, physikalischer Druck jedoch nicht! :)

Die Elektronen von der Spannungsquelle (- Stecker) wandern durch den Draht und die Last und gelangen schließlich zurück zum + -Anschluss der Quelle.Aus diesem Grund wird es als elektrischer Stromkreis bezeichnet, da die Elektronen wieder an der Quelle ankommen. Wenn Sie Ihre Quelle an den Stromkreis anschließen, treten die Elektronen der Quelle in den Draht ein, während sich die freien Elektronen im Draht ebenfalls in die gleiche Richtung bewegen.Sie haben also von Anfang an überall entlang des Drahtes bewegte Elektronen.

1. Seine Abstoßungskräfte bei der negativen Versorgung und die Anziehungskräfte bei der positiven Versorgung, verursacht durch die Potentialdifferenz undein entsprechendes elektrisches Feld.Es ist das elektrische Feld, durch das sich alle Elektronen überall im Draht gleichzeitig bewegen (oder driften).

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Nur um das oben Gesagte hinzuzufügen, ist der Elektronenfluss tatsächlich ziemlich langsam, normalerweise einige mm / s.Das verwirrt viele Menschen.Was den Stromkreis tatsächlich antreibt, ist das elektrische Feld, das beim Schließen des Stromkreises induziert wird.Das bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit C.