Was ist elektrischer Strom?

Um den elektrischen Strom etwas besser zu begreifen, sollte man sich zuerst über den Aufbau eines Atoms informieren. Das Atom hat nämlich sehr viel mit dem Elektrischen Strom und mit dem elektrischen Leiter zu tun.

Der Aufbau eines Atoms

Atome sind auch mit dem besten Mikroskop nicht zu sehen, man benutzt daher zur Erklärung ein theoretisches Model.

Ein Atom besteht aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Diese einzelnen Teile werden durch Mechanische und elektrische Kräfte zusammengehalten. Dabei ziehen sich Massen und ungleiche Ladungen gegenseitig an.

 

Das Proton ist positiv geladen und hat eine Masse von etwa 1,673 x 10 hoch -27 kg

Das Neutron hat keine Ladung und eine Masse von etwa 1,675 x 10 hoch -27 kg

Das Elektron ist negativ geladen und hat eine Masse von etwa 9,1 x 10 hoch -31 kg

 

 

Der Atomkern

Der Kern des Atoms besteht aus Protonen und Neutronen.

 

Die Atomhülle

Die Atomhülle besteht aus vergleichbar viel leichteren, sehr schnell um den Kern umlaufenden Elektronen, die negativ geladen sind.

Man kann sich den Atomkern auch als Sonne vorstellen, um die sich z.B. die Erde (Elektron) dreht.

Atome gibt es in verschiedenen Arten, diese “ Elemente ” unterscheiden sich in der Anzahl der im Kern enthaltenen Protonen. Im Periodensystem ist die Anzahl der Protonen anhand der Ordnungszahl abzulesen. Wasserstoff ist das einfachste Atom und hat die Ordnungszahl eins und daher auch ein Proton. Die Art eines Elements wird also nur durch die Anzahl der Protonen definiert. Alle Elemente im Periodensystem sind Neutral geladen.

Neutrale Ladung bedeutet, dass sich die positiv geladenen und Negativ geladenen Teile also Protonen und Neutronen gegenseitig aufheben. Man kann also immer ein Proton mit einem Neutron “ streichen ” sind am ende keine geladenen Teile übrig, ist das Atom neutral geladen.

Es gib auch Atome, die mehr Protonen als Neutronen haben, in diesem Fall ist das Atom Positiv geladen. Man spricht hier von einem Kation oder einem positiv geladenen Ion.

Negativ geladene Atome, die also mehr Elektronen als Protonen haben, nennt man Anion oder negativ geladenes Ion.

Als Überbegriff von positiv oder negativ geladenen Atomen verwendet man den Begriff Ionen.

Atome und der Elektrische Strom in Metallen oder elektrischen Leiter

In Metallen sind die Atome dich aneinander gedrückt. Hier ist es möglich, dass Elektronen das Atom verlassen und zu einem sogenannten freien Elektron werden. Und zwar geschieht dies bei Elektronen, die sich auf der Aussenschale eines Atoms bewegen. Das Elektron bewegt sich so nahe an das benachbarte Atomkern, dass es zum eigenen Atomkern gleich weit entfern ist. Die Anziehungskräfte heben sich in diesem Fall auf und das Elektron kann sich von den beiden Atomen entfernen und sich frei im Metall bewegen.

Lithium Atome sind die einfachsten Atome eines Metalls (im Kern hat es vier Neutronen), die Elektronen bewegen sich dabei nicht immer in der gleich grossen “ Umlaufbahn ” um das Atom. Hier hat dieses Atom zwei Elektronen in der inneren “ Schale ” und eines in der äusseren. Durch diesen Atomaufbau und die dicht im Metall aneinander gedrückten Atome, ist es nun möglich dass ein Elektron durch Aufhebung der Anziehungskraft des Kerns frei wird und sich im Metall bewegen kann.

Hat sich das Elektron vom Neutral geladenen Atom entfernt. ist dieses nun ein positiv geladenes Ion. Es gibt in der Summe so viele losgelöste Elektronen, wie positiv geladenen Ionen. Diese gleichen sich sozusagen aus.

Diese Frei beweglichen Elektronen gibt es in elektrischen Leiter. Nichtleiter sind Stoffe, die elektrischen Strom nicht oder nur sehr schlecht leiten.

Beim elektrischen Strom handelt es sich nun um freie Elektronen, diese fliessen nicht sehr schnell, doch sie drücken sich nacheinander durch den Leiter. In einem geschlossenen Stromkreis werden die Elektronen vom Minuspol zu Pluspol der Stromquelle “ gedrückt ”. Wie das genau funktioniert, erfahren sie unter dem Thema Elektronen im Stromkreis.

Weiter zum Thema Elektronen im Stromkreis.

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