6 Mythen und Fakten: Wie fließt elekitrischer Strom?
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- Опубліковано 19 тра 2022
- Stimmt das: Strom fließt von Plus nach Minus, den Weg des geringsten Widerstandes, über Erde zurück, in den Leiterbahnen, ... ?
Es gibt viele Mythen und Halbwahrheiten in der Elektronik: Wozu Gehäuseerdung gut ist. Analog- und Digitalschaltung, ist dasselbe.... Grund genug mal aufzuräumen.
Ich teile hier meine Tricks, meine Meinung und meine Erfahrungen - Gute wie Schlechte. Nachmachen, nachbauen, nachkaufen bitte immer auf eigenes Risiko. Ich übernehme keine Haftung. Egal wobei: Bitte IMMER aller Sicherheitsvorschriften beachten.
Quellen:
- Maxwellgleichungen: de.wikipedia.org/wiki/Maxwell...
- Hochspannungskabel: www.energie-chronik.de/120810...
- Inducance Calculator: www.eeweb.com/tools/loop-indu...
- The “Ground” Myth: web.mst.edu/~jfan/slides/Arch... - Наука та технологія
War cool 😎
Sänx 😎
In elektrischen Systemen fließen etliche verschiedene Ströme. Meist denken die Leute, dass man es hier nur mit einem Strom der Ladungsträger zu tun hat. Das ist jedoch mitnichten so. Es gibt neben dem Strom der Ladungsträger noch mindestens den Energiestrom und zumeist hat man es auch noch mit einem Wärmestrom zu tun.
Was gern durcheinander gebracht wird ist, dass der Energiestrom mit dem Strom der Ladungsträger identisch ist. Das stimmt jedoch nicht. Die elektrische Energie steckt in den elektrischen und magnetischen Feldern. Physikalisch ist der Energiestrom das Vektorprodukt aus dem elektrischen und magnetischen Feld (P = E x H). Der Energiestrom ist damit selbst ein Vektor (der Poynting-Vektor P), hat also in jedem Raumpunkt einen Betrag und eine Richtung.
Und hier wird es dann richtig verrückt. Das Innere eines guten elektrischen Leiters ist nahezu E-Feld-frei. D.h. die elektrische Energie wird dort gar nicht transportiert, sondern in der Umgebung dieses Leiters, wo ja sowohl E- als auch H-Feld sind. Noch verrückter wird es bei Wechselstrom. Da wandert, je nach Leiterlänge, der Energiestrom gar nicht mehr in der Umgebung des Leiters von der Energiequelle zur Energiesenke. Nein, er macht sich einfach radial vom Leiter ausgehend in die Unendlichkeit davon. Die Energie wird abgestrahlt. Der Leiter wird zur Antenne.
Hja und was die Richtung des Stromflusses betrifft: es gibt ja nicht nur Elektronen. Es gibt ja auch Ionen. Wenn Strom durch eine Salzlösung fließt gibt es zwei Ladungsträgerströme, den der Kathionen und der Anionen. Die Kathionen sind positiv geladen. Sie wandern also tatsächlich in technischer Stromrichtung. Die Anionen sind negativ geladen und bewegen sich wie Elektronen entgegen der technischen Stromrichtung.
Und Strom fließt ja nicht nur durch Leiter sondern auch durch Dielektrika (Isolatoren), denn auch Ladungsverschiebung bewirkt ja einen Stromfluss. Am verrücktesten wird es bei Supraleitern. Hier koppeln ja zwei Ladungsträger mit entgegengesetztem Impuls zu einem Cooper-Paar. Entgegengesetzter Impuls bedeutet hier allerdings, dass die Bewegung der Ladungsträger in entgegengesetzte Richtung geht. Es gibt also sowohl einen Strom von Elektronen von - nach + als auch anders herum. An den Kontaktstellen des Supraleiters zum Normalleiter fließen jedoch nur Elektronen von - nach +. Da fragt man sich natürlich wie das möglich ist. Ganz einfach, über phononische Kopplung. Der Impuls des "Geisterfahrer-Elektrons" wird an das Atomgitter des Supraleiters abgegeben und einem Elektron in der richtigen Richtung wieder zugeführt. Dadurch wandern pro Cooper-Paaer zwei Elektronen aus der Anode raus und in die Kathode rein.
Aber solche "Merkwürdigkeiten" gibt es nicht nur bei exotischen makroskopischen Quantenphänomenen sondern auch im Normalzustand bei ganz normalen Metallen. Aluminium hat z.B. im Gegensatz zu Kupfer einen positiven Hall-Effekt. D.h. die Bewegung der Ladungsträger erscheint von außen so, als ob sie sich falsch herum bewegen. Mikroskopisch stimmt jedoch alles wieder. Dort wandern tatsächlich Elektronen von Anode zu Kathode. Das machen sie jedoch auf besondere Weise. Sie tunneln sozusagen von Leerstelle zu Leerstelle durch das Metallgitter. Der Tunneleffekt ist jedoch nach außen hin nicht sichtbar. Das sieht dann so aus, als ob sich die Leerstelle anstatt der Elektronen bewegt. Aluminium hat eine dominante "Defektelektronen-Leitung". Es verhält sich also wie ein hoch dotierter p-Halbleiter. Kupfer ist dagegen ein waschechter Elektronenleiter.
Elektrischer Strom kann also durch verschiedenste Mechanismen getragen werden, die einen Ladungstransport erlauben.
Wow, mach doch mal ein Video drüber 👍
@@maker-garage-de1060 Wenn ich nur die Zeit und die Ausrüstung dazu hätte.
Hmm Beim Wasser ist es einfach... Wasser geht immer dort aus der Leitung wo irgendwo eine Öffnung ist... Wasser hat einen Dünnen Kopf... Und ich hab noch nie ein Keller gesehen der Voll mit Strom Steht... Aber Keller voll mit Wasser hab ich schon oft gesehen
Hehe -- sehr schön
Moin,
aufzuzeigen, dass die Elektrotechnik ein weiteres Feld ist und nicht alles soo einfach ist, ja sollte man im Hinterkopf haben.
Aber dann die Energietechnik und Nachrichtentechnik in einen Topf zu werfen, mhhh. Verwirrt den Laien nur.
Bei meiner Solaranlage geht es um die Übertragung von Leistungen. Wenn ich dann dazu einen Überwachung mit Micro Controllern baue, bin ich in der Nachrichtentechnik, sprich Signalübertragung. Und wenn ich noch mein WLAN betrachte, upps Signalübertragung ohne Strom.
Nicht umsonst kann man beim Studium seine Vertiefungsrichtung wählen, Nachrichtentechnik oder Eenergietechnik und beides ist nicht einfach. Und es dauert bis man einiger Maßen dahinter steigt.
Ich finde wenn jemand das Ohmsche Gesetz verinnerlicht hat, reicht es meisten. Rat suchen und Erfahrungen sammeln.
Grüße
Stimmt und ein 10 min YouToube Video ersetzt wohl eher kein E-Technik Studium. Klingt komisch .. ist aber so.
Na ja.. Du hast die elektromagnetischen Felder vergessen
Ne, aber die Maxwellgleichungen muss man für 90% der Fälle nicht unbedingt bemühen 😉
Die Energie wird über die elektrischen und magnetischen Felder übertragen dss ist der Knackpunkt
Yepp, und die Felder fließen nicht im Leiter sondern sind um den Leiter drum rum -- alles nicht so einfach
Finde, da wird etwas übertrieben von dir am Anfang. Natürlich fließt Strom technisch von Plus nach Minus, das ist kein "Mythos". Dass dafür eine selbe Quelle nötig ist, ist mMn ja selbstverständlich.
Und in den Leiterbahnen fließt natürlich ebenfalls Strom, von der Quelle durch die Bahnen, Bauelemente und über Masse wieder zurück. Die Felder im Dielektrikum der Leiterplatte (die Feldmoden) sind Wechselwirkungen, Spannung/Potentialdifferenz erzeugt E-Feld und der damit einhergehende Strom das H-Feld. Der einzige Fall, in dem das nicht direkt so ist, wären dielektrische Leitungen und Hohlleiter, da erfolgt der Signaltransport tatsächlich rein über die Ausbreitung von Feldmoden...
Damit will ich nicht sagen, dass du was falsches gesagt hast übrigens. Das mit den Signalen im Dielektrikum stimmt ja, allerdings kommt das so rüber, also würden die Leiterbahnen keine Spannung aufweisen und keinen Strom führen, und das tun sie natürlich, ansonsten gäbe es auch keine Felder im Dielektrikum.
Ja klar, manchmal muss man etwas zuspitzen, um zum Nachdenken anzuregen. Leider sind ach 10 min ein Vielfaches der durchschnittlichen UA-cam Aufmerksamkeitsspanne - da passt keine E-Dynamik Vorlesung da rein 😉
@@maker-garage-de1060 das wäre auch zu trocken gewesen. So hat es Spaß gemacht und ich sogar was verstanden