Ist Spannung die Geschwindigkeit von Elektronen?

Strom ist die Menge an Elektronen, die durch einen Draht fließen. Können wir sagen, dass Spannung die Geschwindigkeit dieser Elektronen ist?

Spannung ist eher wie Druck, der den Strom antreibt. Geschwindigkeit ist nicht die Geschwindigkeit der Elektronen (die sich in mm/s bewegen), sondern die Geschwindigkeit des elektrischen Felds (eher wie die Lichtgeschwindigkeit).
Die Geschwindigkeit von Elektronen, die sich außerhalb eines Drahtes bewegen, wie in einem Teilchenbeschleuniger, wird oft in Elektronenvolt angegeben, aus Gründen, auf die ich näher eingehen werde.
Spannung ist eher wie der Druck von Elektronen.
Elektronen wollen sich ausgleichen (genauer gesagt, sie stoßen sich ab). Wenn Sie ein paar von ihnen an einem Ort stapeln und eine Abwesenheit von ihnen in der Nähe haben, werden sie wirklich wirklich wollen, dass sie an den leeren Ort ziehen. Je größer der Unterschied zwischen ihrer Anwesenheit an einer Stelle und ihrer Abwesenheit an der anderen ist, desto mehr werden sie sich bewegen „wollen“. das "bewegen wollen" ist die spannung (wie andere sagten, druck). Wenn dieses „sich bewegen wollen“ stark genug wird, kann die Ladung durch etwas dringen, was normalerweise nicht möglich wäre, wie ein Blitz durch die Luft.
Strom ist nicht die Menge an Elektronen, die durch einen Draht fließen. Stattdessen ist es die Ladungsmenge, die pro Zeiteinheit durch den Draht fließt.
Sie könnten an Vakuumröhren interessiert sein , insbesondere an der Röntgenröhre . Die Spannung zwischen Kathode und Anode beschleunigt Elektronen auf eine Energie von Spannung*Elektronenladung. Beachten Sie auch, dass 1 A = 1 C / s, während 1 V = 1 J / C, dh während Strom die Ladung pro Zeit bezeichnet (wie Sie erwähnt haben), gibt Ihnen die Spannung einfach die Energie , die die Ladung hat.
Spannung ist das Wasser im Wasserturm, wie viel und wie hoch darüber, wo Sie es verwenden, bestimmt Ihre potenzielle Energie. Das Wasser wären in diesem Fall die Elektronen. Sobald es zu fließen beginnt, ist der Wasserfluss der Strom wie der elektrische Strom des Elektronenflusses. Und Sie haben einen Widerstand in den Rohren und anderswo im System, genau wie bei Elektrizität, und die Kombination aus der Energie des Wassers im Turm, dem Widerstand und dem resultierenden Fluss sind wie Stromspannung und Widerstand in Elektrizität, Sie können sie nicht ändern eins, ohne die anderen zu beeinflussen.
In der Hochenergiephysik wird „Geschwindigkeit“ oft schlampig als Synonym für kinetische Energie verwendet (das ist natürlich nicht ganz richtig: Energie steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit, und noch mehr im relativistischen Bereich), und die kinetische Energie wird gemessen in Elektronenvolt. Dies gilt jedoch nur für freie Teilchen in einer Vakuumröhre/einem Vakuumtunnel – in einem metallischen Leiter ist die kinetische Energie so gut wie völlig vernachlässigbar.
Spannung ist eine „Aufwandsvariable“ und Strom eine „Durchflussvariable“.
Erstaunlicherweise kümmerte sich niemand um eine Klärung des Drucks. Spannung ist wie Manometerdruck (Druckdifferenz). Das elektrische Potential wäre ein Analogon zum barometrischen Druck, hätte es einen absoluten Bezugspunkt.
Es scheint, dass sich Elektronen nicht wirklich so schnell bewegen, was sich schnell bewegt, ist der Ketteneffekt youtube.com/watch?v=jbi7gJTPSXk
Wenn das der Fall wäre, würde die Spannung in Metern pro Sekunde gemessen werden, nicht in Volt.

Antworten (13)

Ist Spannung die Geschwindigkeit von Elektronen?

Nein, es ist nicht die Geschwindigkeit der Elektronen, die sich innerhalb des Leiters bewegen.

Die Spannungseinheit ist die potentielle Energie pro Ladung :

Spannungsdefinitionsformel


Ein Beispiel...

Stellen Sie sich vor, wir haben eine Kugel der Masse M = 10 kg .

Diese Kugel existiert in einem konservativen Gravitationsfeld (dem Gravitationsfeld der Erde). Wenn wir ihn um eine Höhe von 1 Meter anheben wollen, müssen wir - irgendwie - eine X - Menge an Energie liefern, die dem Ball genug Geschwindigkeit gibt, um sich 1 Meter über seiner Oberfläche zu bewegen.

Wir geben dem Ball diese Energiemenge in Form von kinetischer Energie (Geschwindigkeit). Wir werfen den Ball also mit einiger Geschwindigkeit nach oben, und wenn sich der Ball nach oben bewegt, nimmt seine Geschwindigkeit ab; und seine potentielle Energie steigt, bis er stoppt und die gesamte kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt wird.

Das folgende Bild zeigt die Menge an potentieller Energie für eine Kugel der Masse M = 10 kg in verschiedenen Höhen über dem Meeresspiegel:

Energie auf verschiedenen Höhenniveaus

Aber was ist, wenn wir eine generische Skala erstellen wollen?
Für jeden Ball mit beliebiger Masse und in beliebiger Höhe können wir die Energiemenge pro 1 kg darin erhalten (Energie pro Masse):

Energie pro Masse in verschiedenen Höhenniveaus

Jetzt können wir sagen, dass in einer Höhe von 3 Metern über dem Meeresspiegel jedes Objekt der Masse X eine Energiemenge von 29,4 Joule pro 1 kg Masse hat. Das liegt am Gravitationsfeld der Erde .

Spannung oder elektrisches Potential ist die Menge an potentieller Energie (Joule), die jeder "geladene Körper" innerhalb eines elektrischen Feldes pro 1 Coulomb elektrischer Ladung darin hat.

Man könnte hinzufügen, dass sich die potentielle Energie direkt in kinetische Energie umwandelt, wenn nur vernachlässigbare "Reibung" vorhanden ist, beispielsweise in einer (evakuierten) Kathodenstrahlröhre. Die kinetische Energie eines Elektrons wird tatsächlich in "Elektronenvolt", eV, gemessen, der Energie, die ein Elektron gewinnt oder verliert, wenn es sich durch eine Potentialdifferenz von 1 Volt bewegt.
Es ist nicht so isoliert, oder? Da bei V = I/R eine V-Erhöhung auch eine I-Erhöhung erzwingt. Also erhöht sich auch die Zahl der Coulombs um den gleichen Betrag.
Spannung ist nicht die Geschwindigkeit, mit der sich Elektronen bewegen, aber was bewirkt auf atomarer Ebene, dass eine höhere Spannung die gleiche Leistung liefert wie eine niedrigere Spannung bei höherem Strom? Irgendetwas muss mit den Elektronen passieren. 1 C Ladung in einem 100-V-Stromkreis bringt 10x mehr Leistung als 1 C Ladung in einem 10-V-Stromkreis, aber was bedeutet das überhaupt? Bedeutet das, dass die Elektronen mehr Energie haben, um alles zu schieben, was vor sie kommt?
@MeTitus Ja. Energie ist Ladung mal Spannung. Ein Elektron, das durch 100 V beschleunigt wird, gewinnt 100 eV an Energie. Oder 10 Elektronen, die durch 10 V beschleunigt werden, gewinnen insgesamt 100 eV an Energie. In einem Widerstand geht all diese Energie, die die Elektronen gewinnen, in Form von Wärme an den Widerstand verloren.
Aber die Geschwindigkeit des Balls nimmt zu, wenn er aus 3 Metern Fallhöhe fällt. Beeinflusst also die Spannung die Geschwindigkeit der Elektronen?

Spannung ist eine Eigenschaft eines elektrischen Feldes.

Ein elektrisches Feld verhält sich ein wenig wie ein Gravitationsfeld. Objekte in einem Gravitationsfeld werden zusammengezogen. Werfen Sie einen Stein in ein Gravitationsfeld und er wird nach unten beschleunigt und entzieht dem Feld Energie.

Elektrische Felder haben im Gegensatz zu Gravitationsfeldern eine Polarität. Lassen Sie ein Elektron in ein elektrisches Feld fallen und es wird in Richtung positiver Ladung beschleunigt. Das Elektron hat keine Spannung, es hat eine Ladung: 1.6 × 10 − 19 Coulomb .

Wie viel Kraft auf das Elektron ausgeübt wird, hängt von der Spannung der positiven und negativen Seite des Feldes und ihrem Abstand voneinander ab.

Das ist alles im freien Raum. Was ist in einem Draht? Die Situation dort gleicht eher einer mit Kugeln gefüllten Röhre als einem freien Raum. Wenden Sie an einem Ende eine Kraft auf die Kugel an, die die Kugel am anderen Ende herausdrückt. Legen Sie eine Spannung an einen Draht an, und die Elektronen bewegen sich und drängen dasjenige am positiven Ende heraus. Die aufgebrachte Kraft entspricht der an den Draht angelegten Spannung.

Das Entscheidende an diesem Modell ist, dass sich die Kraft viel schneller ausbreitet als die Bälle/Elektronen, die sie übertragen – es ist kein Ball/Elektron erforderlich, um den ganzen Weg durchzugehen, es erfordert nur, dass es seine Nachbarn mitschiebt.

Dies ist eine gute Analogie, aber es ist wichtig zu beachten, dass die Elektronen aus der negativen Seite herausfließen, nicht aus der positiven Seite.
Entschuldigung, unzureichende Kennzeichnung von mir dort: Wenn Sie eine Gleichstromquelle haben, verlassen die Elektronen den an seiner positiven Seite angeschlossenen Draht und treten in die Stromquelle ein.
Bei der Spannung geht es nicht um die Kraft (= Energie/Weg). Bei der Spannung geht es um die Differenz des Energiepotentials . Das ist Feldstärke, die multipliziert mit Ladung Kraft ergibt.
"Wie viel Kraft auf das Elektron ausgeübt wird, hängt von der Spannung der positiven und negativen Seite des Feldes und ihrem Abstand voneinander ab." aber wie wirkt diese Kraft auf das Elektron? Wie wirkt sich eine niedrigere/höhere Spannung auf das Elektron aus, da die Ladung konstant ist? Danke
"Entschuldigung, unzureichende Kennzeichnung von mir dort: Wenn Sie eine Gleichstromquelle haben, verlassen die Elektronen den an der positiven Seite angeschlossenen Draht und treten in die Stromquelle ein." Wollen Sie damit sagen, dass in einer Gleichstromquelle wie einer Batterie die Elektronen von der positiven zur negativen Seite fließen?!
@MeTitus in einer Batterie: Ja, der positive Anschluss einer Batterie nimmt Elektronen auf und die negative Seite einer Batterie gibt Elektronen ab. Sie werden normalerweise nicht den ganzen Weg durch die Batterie getragen, was passiert, ist, dass die Atome in der Batterie den Oxidationszustand ändern, indem sie Elektronen aufnehmen oder abgeben.

Nehmen Sie ein Echtzeit-Szenario,

Wir können Wasser als Analogie nehmen.

Betrachten wir einen Überkopftank und einen Wasserhahn, der von diesem Überkopftank versorgt wird.

Jetzt,

Immer wenn ein Hahn geöffnet ist, kommt Wasser durch diesen Hahn.

Die Menge des durchfließenden Wassers entspricht der Strömung

Bei welchem ​​Druck kommt, das ist Spannung

Das Problem bei dieser Analogie ist, dass ein höherer Druck dem Wasser eine größere Geschwindigkeit verleiht, was wahrscheinlich der Grund für die Verwirrung des Fragestellers ist – dies ist eine Stelle, an der die beliebte Analogie von Wasser zu Elektrizität zusammenbricht. Es ist eine gute, intuitive Möglichkeit, viele Aspekte der Elektrizität zu erkunden, solange Sie nicht zu genau hinsehen.
Ja @talrnu, wenn wir die Geschwindigkeit betrachten, werden wir verwirrt. Es ist keine exakte Analogie zur Elektrizität. Ich habe nur zwei Phänomene des Wasserdrucks und der Wassermenge genommen, um die Spannung und den Strom leicht zu erfassen
Stimmen Sie zu, diese Antwort ist problematisch, da die Geschwindigkeit des fließenden Wassers mit dem Druck zunimmt, während die Geschwindigkeit, mit der sich ein Elektron durch ein bestimmtes Medium ausbreitet, konstant ist, selbst wenn der "Druck" (Spannung) erhöht wird. Ich denke, was das OP wirklich fragt, ist , warum das der Fall ist.
@talrnu Ich bin auch auf diesem Boot. Da eine höhere Spannung bei höherem Strom die gleiche Leistung liefert wie eine niedrigere Spannung, muss auf Atomebene etwas passieren, das es dem niedrigeren Strom ermöglicht, trotz der niedrigeren Spannung die gleiche Leistung zu liefern. Die Ladung pro Elektron ist eine Art Konstante, also was ändert sich? Danke
@aroth Wenn alle Variablen scheinbar Konstanten sind, was ändert sich dann an den Elektronen, wenn eine höhere niedrigere Spannung angelegt wird? Die Geschwindigkeit, mit der sich die Elektronen bewegen, die Driftgeschwindigkeit, scheint auch ziemlich niedrig zu sein, also was ändert sich: youtube.com/watch?v=jbi7gJTPSXk
Wenn ich die akzeptierte Antwort richtig verstehe, ändert sich die Menge an nutzbarer Energie pro Ladungsträger. Auch wenn das noch etwas vage ist. Aber „Driftgeschwindigkeit“ scheint irreführend. Offensichtlich bewegen sich Ladungsträger weit vor dem im Video dargestellten Elektron, sonst würde das Licht nicht aufleuchten. Wenn Sie also die Bewegung eines einzelnen Ladungsträgers in einer Anwendung mit festem Strom betrachten, ist seine Geschwindigkeit konstant und was sich mit zunehmender Spannung ändert, ist die Energiemenge, die transportiert wird. Was muss, wenn die Geschwindigkeit konstant ist, seine Masse sein, ausgedrückt in eV?

Nein, die Spannung ist die "potenzielle Energie", die den Elektronen gegeben wird. Als würde man einen Stein nehmen und hochheben. Bis Sie keine Last anschließen, gehen die Elektronen nirgendwo hin.

Wenn Sie ihn auf den Stein fallen lassen (oder einen Widerstand an Ihre Spannungsquelle anschließen), bewegt die Energie den Stein (Elektronen).

Ist Spannung die Geschwindigkeit von Elektronen?

Nein

Die Spannung ist ein Maß dafür, wie viel Energie zum Laden geliefert wird. Im einfachsten Fall werden einem Elektron (Grundladung) 1,602 × 10 –19 Joule verliehen, wenn es durch eine elektrische Potentialdifferenz von einem Volt bewegt wird. Ein Elektron soll dann eine Energie von 1 Elektronvolt haben.

Spannung ist also Energie dividiert durch Ladung.

Sie können mit der Leistung beginnen und diese mit der Zeit multiplizieren, um Energie zu erhalten:

Energie = Leistung × Zeit = V ⋅ I × Zeit.

Ersetzen Sie nun Q (Ladung) durch aktuelle × Zeit und Sie erhalten:

Energie = V ⋅ Q oder V = Energie/ Q .

Das ist eigentlich eine physikalische Frage. Ich glaube nicht, dass es im Rahmen der Elektrotechnik eine experimentelle Methode gibt, um diese Frage glaubhaft zu beantworten.

Allerdings wird allgemein angenommen, dass die Geschwindigkeit von Elektronen in einem Leiter, der Stromfluss erfährt, im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit tatsächlich ziemlich langsam ist. Dies wird oft als "Driftgeschwindigkeit" der Elektronen bezeichnet. Die Auswirkungen von Spannung und Strom auf die Elektronen breiten sich jedoch mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Leiter aus. Die übliche Analogie ist ein mit Murmeln gefülltes Rohr. Wenn Sie die Murmel an einem Ende des Rohrs drücken, wird die Murmel am anderen Ende fast augenblicklich gestoßen, obwohl sich keine der dazwischenliegenden Murmeln bewegt hat.

Ich bin mir nicht sicher, ob "fast Lichtgeschwindigkeit" der richtige Ausdruck ist - es ist ungefähr halb so hoch wie bei einer gewöhnlichen Leiterplatte und 2/3 bei einem herkömmlichen Koaxialkabel.
@pipe Ich denke, der Unterschied besteht darin, dass sich ein einzelnes Elektron beispielsweise mit halber Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann, aber wenn man die Analogie des Balls in einer Röhre betrachtet, ist die Reaktionszeit zwischen dem Eindrücken des ersten Balls und dem Herausfallen des letzten Balls nahezu augenblicklich (Annäherung an Lichtgeschwindigkeit).
@DerStrom8 Nein, die Reaktionszeit ist hier die Signalgeschwindigkeit, die durch das Dielektrikum in der Platine und den Kabeln verlangsamt wird. Es nähert sich nur in einem blanken Draht der Lichtgeschwindigkeit an. Ein einzelnes Elektron bewegt sich viel viel langsamer als die halbe Lichtgeschwindigkeit.
Hmm, ich bin nicht überzeugt, aber ich werde es nicht bestreiten. Physikunterricht ist lange her =P
Die Driftgeschwindigkeit von Elektronen in einem Draht unter normalen Elektronikbedingungen ist positiv eiszeitlich. Ein Draht mit einem Querschnitt von 1 mm^2, der 10 A führt, hat eine Driftgeschwindigkeit von nur etwa 1 mm/Sekunde! Dies ist effektiv eine leichte Verzerrung der thermischen Geschwindigkeit der Elektronen, die bei Raumtemperatur mit etwa 10 ^ 6 m / s herumzoomen. Das ist immer noch langsam im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit (~3E8 m/s)
@Spehro Pefhany: Tausend Kilometer pro Sekunde bei Zimmertemperatur? Dies würde zu v²/c² von etwa 1/89876 und einer kinetischen Energie von etwa 2,85 eV führen (die Ruhemasse des Elektrons beträgt 511 keV  /c² ). Du übertreibst eindeutig.
@IncnisMrsi In der Tat erhalte ich bei der Berechnung eher 1,08E5 m / s bei 300K.

Spannung ist der Druck, der Elektronen durch einen Stromkreis drückt. Es sagt nichts über ihre Geschwindigkeit aus. Wenn Sie eine 1,5-V-Batterie nehmen und sie an nichts anschließen, sind immer noch 1,5 V vorhanden, obwohl nirgendwo Elektronen fließen.

Außerdem ist die Spannung die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten. Sie können die Spannung nur zwischen einem Punkt und einem anderen messen. Deshalb wird es auch „Potenzialdifferenz“ genannt.

Es ist möglich, die durchschnittliche Elektronengeschwindigkeit zu berechnen, wenn Sie den Strom, die physikalischen Eigenschaften des Drahtes (insbesondere seine Querschnittsfläche) und die Eigenschaften des Materials kennen, aus dem der Draht besteht (der Abstand zwischen den Atomen und wie viele freie Elektronen gibt es pro Atom).

Ich werde nicht über Druck sprechen. Es ist ein wirklich anderes Konzept, IMHO.
@Antonio Druck und Spannung sind sehr ähnliche Konzepte, wenn nicht sogar identisch.
@endolith, jetzt dreht sich mein Physikprofessor vielleicht im Grab um. :-)
@Antonio Befestigen Sie einen Dynamo und erzeugen Sie etwas Spannung: D
@endolith, Ah! Ah! :-) Jetzt habe ich verstanden.... :-)
@endolith Ich verwende immer den Wasserfluss und -druck als Analogie für Strom und Spannung. KCL und KVL funktionieren einwandfrei.
Exzellent. Verschwende deine Zeit nicht damit, bei physical.SE zu antworten, Mann – du bist zu gut dafür ☺

Nein, Spannung ist nicht die Geschwindigkeit von Elektronen durch einen Draht, aber Strom (fast) ist es.

Sie sagten: "Strom ist die Menge an Elektronen, die durch einen Draht fließen", aber das ist nicht ganz richtig. Strom ist die Menge an elektrischer Ladung (Elektronen), die pro Zeiteinheit durch einen Leiter fließt. Das Ampere , unsere Maßeinheit für Strom, ist definiert als 1 Coulomb elektrische Ladung pro Sekunde. Strom ist ein Ratenwert.

Für die Wasserleitungsanalogie ist Ladung (Coulomb) analog zum Wasservolumen (Gallonen), Strom (Ampere) ist analog zur Durchflussrate von Wasser (Gallonen pro Minute) und Spannung ist analog zum Wasserdruck, der das verursacht Fluss.

Strom ist nicht die Geschwindigkeit von Elektronen durch einen Draht, sondern die Geschwindigkeit, mit der sie vorbeifließen. Wenn der Kanal breiter ist, fließen sie langsamer, um den gleichen Strom zu erzeugen.
@endolith Geschwindigkeit, Rate, nah genug. :) Ich habe den Wortlaut leicht geändert. Besser? Der Punkt ist, dass aktuell die Veränderung im Laufe der Zeit ist, nach der das OP meiner Meinung nach fragt.
Ja besser. :)
Die Spannung ist nie annähernd die Geschwindigkeit, weil die Geschwindigkeit der Elektrizität konstant ist. Spannung ist das Potential und Strom ist die Menge. Die Geschwindigkeit ist konstant.
@JohnPeters Ich denke, es ist etwas zu einfach zu sagen, dass Strom "die Menge" an Strom ist. Strom ist die Menge an elektrischer Ladung, die einen Punkt in einer Zeiteinheit passiert. In diesem Sinne ist es die Rate (oder Geschwindigkeit, wenn Sie möchten) der Ladung.
@JohnPeters Was ist die Geschwindigkeit von Elektrizität? Ist es die Geschwindigkeit der Elektronen im Leiter oder die Geschwindigkeit der Spannungsänderung?
@JohnPeters Die Geschwindigkeit von Elektrizität ist nicht konstant. Wenn Sie mit "Geschwindigkeit" Elektronendrift meinen, hängt dies vom Strom und der Breite des Drahtes ab. Wenn Sie stattdessen die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit meinen, hängt diese von der Dielektrizitätskonstante des Kabels ab. en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_electricity

Spannung ist keine Eigenschaft von Elektronen. Elektron sind die 'Subjekte' so wie sie sind. Eine Spannung (oder Potentialdifferenz) ist die „Fähigkeit“, eine bestimmte Ladung zu transportieren. In der Elektronik wird diese Ladung im Allgemeinen von Elektronen getragen. Eine höhere Spannung kann mehr Elektronen transportieren und somit einen höheren Strom induzieren.
Eine andere Sichtweise ist, dass die Spannung die Menge an potentieller Energie ist, die ein Elektron gewinnt oder verliert, wenn es von einem Potential zu einem anderen Potential wandert. Auf diese Weise ist die Spannung der potentiellen Energie in der Kinetik sehr ähnlich - wenn ich einen Ball hebe, ändern sich die Eigenschaften des Balls nicht, aber er gewinnt potentielle Energie.

Ein guter Anfang, aber sehr bald tief in den Mist gerutscht. Schon mal was von Supraleitern gehört? Spannung hat nichts mit „Transportfähigkeit“ zu tun. Spannung ist vielmehr Energieabgabe für eine transportierte Ladungseinheit.

Wenn ein Elektron eine Murmel wäre, ist die Spannung wie die Höhe des Abhangs, auf dem sich die Murmel befindet.

Es könnte ein wirklich hoher Hang sein – meilenweit hoch. Es könnte ein kleiner Anstieg sein – nur ein paar Zentimeter. Das wird durch die Spannung bestimmt.

Ich habe das Gefühl, dass diese Analogie auch für andere verwandte Konzepte zu einer großartigen Alternative ausgebaut werden könnte. Wenn Spannung die Höhe ist, was entspricht dem Winkel des Hügels? Vielleicht könnte Widerstand durch Gras oder Schlamm dargestellt werden. Dann haben Sie die Anzahl der Murmeln, die horizontale Entfernung von der Hügelspitze zur Basis (die sich auf Höhe und Winkel beziehen wird, genau wie die entsprechenden elektrischen Konzepte) ...
Ich stimme zu, aber ich bin auf einem miesen Internet-Geldautomaten. :-)
Apropos Höhe, sie nutzen diesen Effekt, um die Atome zu erhitzen und zu kühlen, indem sie Elektronen in verschiedenen Höhen abprallen lassen . youtube.com/watch?v=O6waiEeXDGo Hängt das zusammen?

Die Geschwindigkeit der Elektronen hängt von der Dichte des Drahtes ab. Sie hängt auch von der Anzahl freier Atome im Leiter ab.

Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie Sand durch Steine ​​schieben. Je dichter die Steine ​​sind, desto schwieriger wird es, den Sand durchzudrücken.

Je mehr Sand (freie Elektronen) darin ist, desto weniger Abstand müssen Sie schieben, damit die gleiche Menge Sand am anderen Ende herausfällt.

Einzelheiten finden Sie unter Driftgeschwindigkeit . Die tatsächliche Geschwindigkeit eines Elektrons beträgt im dortigen Beispiel gerade mal 23µm/s.

Tatsächlich beeinflusst die Spannung die Geschwindigkeit der Elektronen : Ersetzen Sie in der gegebenen Formel I durch U/R und Sie werden sehen, dass die Geschwindigkeit mit der Spannung zunimmt.

Viele gute Informationen hier, um Ihre Frage hoffentlich zu klären.

Die Spannung kann als die Energiedifferenz zwischen zwei Punkten innerhalb eines Netzwerks (Potentialdifferenz) betrachtet werden, denken Sie an die an einem Widerstand abfallende Spannung. An jedem Ende unterschiedlich aufgrund der Verlustleistung über den Widerstand selbst.

Wenn Sie die Versorgungsspannung für einen Stromkreis (EMK, elektromotorische Kraft) betrachten, kann man sich dies als den Druck vorstellen, der Strom durch den Stromkreis zwingt.

eine Anmerkung zum Elektronenfluss

Es wird angenommen, dass der Strom von + nach - fließt, dies jedoch ein Elektronenfluss von - nach + ist. Die Formeln usw. funktionieren natürlich mit dieser Konvention, da wir uns normalerweise nicht um den Elektronenfluss kümmern, es sei denn, wir beschäftigen uns mit Halbleitern, aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass sie tatsächlich von - nach + fließen (das Elektron ist ein negativer Ladungsträger).

Ich hoffe, dass dies zusammen mit den vielen anderen Kommentaren hilft. Toni

Elektron bewegt sich weder notwendigerweise noch normalerweise „von + nach −“. Es gewinnt Energie , wenn es sich von − nach + bewegt.
@ Toni. " Die Konvention ist, dass sich Elektronen von + nach - bewegen, ... " Nein, die Konvention ist, dass Strom von + nach - fließt. In der konventionellen Schaltungstheorie kümmern wir uns nicht darum, was die eigentlichen Ladungsträger sind oder in welche Richtung sie sich bewegen.

Nein. Die einfachste mögliche Antwort ist, dass die Spannung die Dichte der Elektronen ist. Das heißt, der "Druck", der erforderlich ist, um sie gegen ihre abstoßende Kraft zusammenzudrücken. Natürlich wird dies durch andere Faktoren wie das Medium, in dem sie sich bewegen, erschwert.

Ist Spannung die Geschwindigkeit von Elektronen?
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