Elektrischer Wiederstand

1) [...] Aber womit genau kollidieren die Ladungen. Sicherlich können Ladungen nicht direkt auf den Kern / die Elektronen treffen.

• Es ist einfach und intuitiv, sich sowohl Ladungen als auch Atome als kugelförmige Kugeln vorzustellen. Die Ladungskugeln kollidieren mit den Atomkugeln.

• Wenn Sie der Realität näher kommen möchten, aber dennoch eine intuitive Visualisierung beibehalten möchten, dann stellen Sie sich eine Ladung (z. B. Elektronen) als einen winzigen „Punkt“ inmitten einer „Blase“ eines elektrischen Felds vor. Ebenso bei Atomen (ihre Elektronenhüllen geben ihnen ein ähnliches negatives elektrisches Feld "Blase"). Wenn sich eine Ladung einem Atom nähert, treffen sich ihre Felder und interagieren. Das Ladungsfeld könnte daher abgestoßen / geschoben werden. Auf diese Weise ist die "Kollision" nichts anderes als eine Feldwechselwirkung. Das Feld ist wie ein "Kissen" und die Kollision ist wie das Zusammenstoßen der beiden Kissen, wodurch verhindert wird, dass die Ladung jemals mit dem Atom in Kontakt kommt.

• Will man ein noch realitätsnäheres Bild, dann wird es mit der intuitiven Visualisierung schwierig. Die Elektronengröße ist so winzig, dass die Quantenwahrscheinlichkeit relevant wird. Nun können wir uns ein Elektron nicht als Kugel vorstellen, sondern eher als „Wahrscheinlichkeitswolke“. Diese "Wolke" trägt die Ladung - diese "Wolke" ist das Elektron. Die Wolke ist die „Seele“ des Elektrons und das Elektron hat keinen „Körper“. Das Elektron befindet sich nicht an einem bestimmten Punkt innerhalb der Wolke, aber es gibt eine gewisse Wahrscheinlichkeitdamit es an jedem Punkt ist, der diese Wolke bildet. Dasselbe gilt für jedes Teilchen des Atoms – die Elektronen in sogenannten Schalen sollte man sich nun eher als mehrere „verschmolzene“ oder „zusammengedrückte“ „Wahrscheinlichkeitswolken“ vorstellen, mit unterschiedlichen Formen je nach Konfiguration. Die Anziehung/Abstoßung zwischen diesem Atom und der ankommenden Ladung ist immer noch der Faktor, der eine Ablenkung der Ladung verursacht.

All dies sind immer detailliertere Modelle oder Denkweisen. Allen gemeinsam ist, dass die Temperatur als Bewegung und Schwingung von Atomen auf der Ångström-Skala definiert ist.

Jedes Mal, wenn eine Ladung mit einem Atom gemäß einem der oben genannten Modelle interagiert, wird dieses Atom ein wenig geschoben / gezogen und gewinnt etwas kinetische Energie. Es wird nicht aus der Kristall-/Molekülstruktur herausgerissen, sondern vibriert nur an seiner Stelle. (Wurde es abgerissen, dann entspricht das dem Auseinanderbrechen/Schmelzen des Materials.)

Diese erhöhte Schwingungsbewegung entspricht einer Temperaturerhöhung, die schließlich zu einem Wärmeverlust an die Umgebung führt. Gleichzeitig verliert die Ladung etwas kinetische Energie entsprechend einem Potentialverlust (gespeicherte oder transportiert elektrische Energie).

Also, nein, es kommt sehr selten vor, dass Elektronen mit einem Kern kollidieren.

2) Auch wenn die Ursache des Widerstands rein auf dem (wie mir scheint) zufälligen Kollisionsereignis beruht. Wie kommt es, dass wir gut definierte Formeln wie V=IR und R=rhol/A haben? Und vor allem Wärmeenergie = VIt. Wie können wir so sicher sein, dass der gesamte Ladungsverlust in PE zwischen 2 Punkten in Wärme umgewandelt wird? Wie können wir sagen, dass es überhaupt keinen Gewinn in KE geben wird? Danke

Ja, es ist zufällig. Aber zufällig mit einer "Tendenz".

Wir können uns die Kollisionen als eine Mischung aus direktem Aufprall oder Abrutschen oder Aufprall in verschiedenen Winkeln vorstellen, die alle mehr oder weniger Energie übertragen. Aber es gibt einen Durchschnitt. Wenn Sie sich 10 Elektronen ansehen, können Sie die durchschnittliche Kollision finden. Wenn Sie sich 100 Elektronen ansehen, ist die durchschnittliche Kollision genauer. Wenn Sie sich Milliarden und Abermilliarden von Elektronen ansehen, sind Sie sich ziemlich sicher, dass der Durchschnitt ziemlich genau ist. Eine gute Darstellung der gesamten Kollisionen, die passieren.

Deshalb können wir Zusammenhänge wie das Ohmsche Gesetz herstellen. Das einzelne Elektron verhält sich möglicherweise nicht streng nach diesem Gesetz, aber das gesamte durchschnittliche Elektron wird es tun. Und daher wird der resultierende Strom, der aus Milliarden und Abermilliarden von Elektronen besteht.