Die Stromrichtung
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Was bewegt sich in einem Stromkreis?
In einem Stromkreis bewegen sich Ladungen. In den meisten Stromkreisen, die wir im Physikunterricht betrachten, sind das Elektronen. Im Chemieunterricht werdet ihr auch andere Ladungsträger betrachten. Wir werden uns hier zunächst auf Elektronen beschränken.
Die Pole einer Spannungsquelle (+) und (-) sind unterschiedlich geladen.
- Pluspol (+) – Elektronenmangel
- Minuspol (-) – Elektronenüberschuss
physikalische Stromrichtung
Bei der physikalischen Stromrichtung gehen wir davon aus, dass sich Elektronen bewegen. Die physikalische Stromrichtung führt vom Minuspol zum Pluspol.
technische Stromrichtung
Bei der technischen Stromrichtung gehen wir davon aus, dass sich die Löcher bewegen, die von den bewegten Elektronen zurücklassen werden. Die technische Stromrichtung führt vom Pluspol zum Minuspol.
Die Löcher entsprechen in unserem Modell den freien Stühlen. Das wird weiter unten auf der Seite genauer erklärt.
Modellvorstellung
Im Folgenden werden die Begriffe Atom, Elektron und Atomrumpf genutzt. In der Chemie wird für den Begriff Atomrumpf auch der Begriff Ion benutzt. Dabei ist ein Ion ein Atom, bei dem die Anzahl der Elektronen größer oder kleiner der Anzahl der positiven Ladungen im Kern ist. Da wir hier nur die Ionen betrachten, bei denen die Anzahl der Elektronen kleiner ist, verwenden wir den Begriff Atomrumpf.
Die Stromrichtung können wir mit folgendem Modell veranschaulichen. Ein Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern und den negativ geladenen Elektronen in der Atomhülle.
Realität – Modell
- Atom → Stuhl mit Person
- Elektron → Person
- Atomrumpf → Stuhl
In der Skizze stellt der Stuhl den Atomrumpf (rot) dar. Die Person auf dem Stuhl (blau) soll in unserem Modell einem Elektron entsprechen.
Ist die Anzahl der Elektronen und die Anzahl der positiven Ladungen im Kern gleich (entspricht der Ordnungszahl im PSE), dann ist das Atom elektrisch neutral.
Durch äußere Prozesse (z.B. Reibung), können dem Atom Elektronen entzogen werden. Dann bleibt ein Atomrumpf zurück. Der Atomrumpf hat mehr positive als negative Ladungen. Das Atom ist also positiv geladen.
Was bewegt sich?
Wird eine äußere Spannung angelegt, dann werden die Elektronen vom Minuspol abgestoßen und vom Pluspol angezogen. Die Personen „wandern“ auf den Stühlen von links nach rechts. Das entspricht der physikalischen Stromrichtung.
Die freien Plätze bewegen sich von rechts nach links. Das entspricht der technischen Stromrichtung.
Bei der Beschreibung muss man hier aber etwas aufpassen. Die Atome sind in einem Gitter ortsfest. Sie bewegen sich nicht. Hier bewegen sich die „Löcher“, die die Elektronen auf ihrem Weg vom Minuspol zum Pluspol zurücklassen.