Ich ging meine Notizen für einen Einführungskurs in Elektrizität und Magnetismus durch und war fasziniert von etwas, auf das ich keine Antwort habe. Ich erinnere mich, dass mein Professor, so gut ich mich erinnern kann, erwähnte, dass elektrischer Strom eigentlich nicht der Fluss von Elektronen ist, sondern die Ausbreitung des elektrischen Feldes. Meine Frage ist, woher "weiß" das Feld, in welche Richtung es reisen soll, oder sogar, was es entlang reisen soll? Die Elektronen bewegen sich einfach von Atom zu Atom, da sie aufgrund der Potentialdifferenz eine Kraft spüren (wenn ich es richtig verstehe). Aber was ist mit dem Feld? Danke an alle im Voraus.
Elektrischer Strom ist per Definition ein Strom geladener Teilchen.
Wenn jemand sagt, es sei die Ausbreitung des elektrischen Feldes, meint er meist folgendes:
Die Geschwindigkeit der Elektronen in den Drähten ist sehr langsam (wenige cm/s, wenn ich mich recht erinnere), aber wenn man das Licht einschaltet, sieht man keine Verzögerung. Die Lampe beginnt zu leuchten, wenn sich die Elektronen in ihr bewegen, nicht wenn die Elektronen vom Lichtschalter zu ihr kommen. Das elektrische Feld wandert durch die Drähte und bringt die Elektronen dazu, sich überall hin zu bewegen.
Wenn man einen Draht an die Quelle anschließt, existiert das elektrische Feld nur am Anfang des Drahtes. Dieses Feld versetzt Elektronen in Bewegung und verändert ihre Dichte. Diese Störung erzeugt ein elektrisches Feld in der Umgebung und bewegt die Elektronen im nahe gelegenen Teil des Drahtes.
Diese Störung breitet sich sehr schnell fast mit Lichtgeschwindigkeit aus.
Dieser Vorgang kann mit einer Stoßwelle verglichen werden. Der Wind ist per Definition ein Strom von Luftmolekülen. Aber der Druckunterschied (die Stoßwelle), der sie in Bewegung versetzt, kann sich sogar noch schneller ausbreiten als Schall.
Es gibt eine alte und klischeehafte, aber eigentlich ziemlich gute Analogie zum Verständnis elektrischer Schaltkreise, und das ist, sich den Schaltkreis als Wasser vorzustellen, das durch Rohre pflügt.
Wenn Sie ein Rohr voller Wasser haben und an einem Ende den Wasserhahn aufdrehen, beginnt am anderen Ende sofort Wasser zu fließen. Nun, nicht ganz sofort: Wenn Sie den Wasserhahn aufdrehen, erhöhen Sie den Druck (in dieser Analogie Druck = Spannung) und erzeugen eine Druckwelle, die sich entlang des Rohrs ausbreitet. Wenn die Druckwelle das andere Ende des Rohrs erreicht, beginnt das Wasser zu fließen.
Dies ist analog zu Maksims Kommentar "Dieser Prozess kann mit einer Stoßwelle verglichen werden", und in einem elektrischen Stromkreis bewegt sich die "Spannungswelle" nahezu mit Lichtgeschwindigkeit. In der Wasserleitung bewegt sich die Welle mit Schallgeschwindigkeit im Wasser. In beiden Fällen spielt es keine Rolle, wie schnell sich das Wasser / die Elektronen bewegen, es kommt auf die Geschwindigkeit der Welle an.
Sie haben Recht. Das Feld erstreckt sich tatsächlich auch außerhalb des elektrischen Leiters. Da jedoch außerhalb des Leiters nur sehr wenige Elektronen betroffen sind, fällt die Feldstärke außerhalb des Leiters schnell ab. Im Inneren des Leiters, wo das Feld viele zusätzliche Elektronen bewegt, tragen diese Bewegungen jedoch zur Feldstärke bei.
Die Feldstärke steht jedoch nicht in direktem Zusammenhang mit seiner Geschwindigkeit .
Endolith