Verwirrung über Stromfluss

Ich versuche zu verstehen, wie das Laden eines Plattenkondensators funktioniert, was mich dazu veranlasst, mein Verständnis des Stromflusses in Frage zu stellen. In vielen Erklärungen heißt es, dass die Spannungsquelle die Elektronen von der mit dem Pluspol verbundenen Platte zieht und gleichzeitig Elektronen zu der mit dem Minuspol verbundenen Platte drückt. Da es eine positiv geladene Platte und nach einiger Zeit eine negativ geladene Platte gibt, entsteht ein elektrisches Feld.

Mein Verständnis von Stromfluss ist, dass Elektronen vom Pluspol der Spannungsquelle angezogen werden, da am Pluspol ein Elektronenmangel (also relativ mehr Protonen) und am Minuspol ein Elektronenüberschuss vorhanden ist. Wie können also Elektronen auf eine Platte im Kondensator gedrückt werden? Ist mein Verständnis des Stromflusses, wie es mir beigebracht wurde, falsch?

Kondensator

also relativ mehr Protonen - wenn wir von einem positiven elektrischen Ladungsträger sprechen, verwenden wir normalerweise den Begriff "Loch", was ein "fehlendes Elektron" ist. Protonen bewegen sich nicht (im gleichen Sinne wie Elektronen).
Angenommen, an einem Ende eines Leiters fehlen 300 Elektronen und am anderen Ende des Leiters fehlen 500 Elektronen. Beide Punkte sind positiv, aber der erste Punkt ist negativ (es fehlen weniger Elektronen) im Verhältnis zum anderen. Wie Sie sehen, ist alles relativ und hängt vom Bezugspunkt ab. Und vergessen Sie nicht, dass dies alles nur ein "Modell" ist, eine Analogie, die wir verwenden, um zu verstehen, was innerhalb der Schaltung vor sich geht.
Und Sie sollten den "Elektronen" -Strom nicht verwenden. Sie sollten es vergessen und den Strom als eine abstrakte Sache behandeln, die in den Schaltkreisen fließt. youtube.com/watch?v=ppWBwZS4e7A und dieses electronic.stackexchange.com/questions/287394/…
@EugeneSh., ich würde nicht über Löcher in Metallen sprechen, nur in Halbleitern.

Antworten (1)

Sagen Sie das alles mit dem Verständnis, dass Elektronen nicht von einer Kondensatorplatte zur anderen springen? Die Elektronen und Löcher (oder besser gesagt ihre Ladungen) nehmen den langen Weg durch die Drähte. Sie passieren nicht zwischen den Platten durch das Dielektrikum. In einer Vakuumröhre kocht das Elektron tatsächlich von einer Platte ab, wandert durch das Vakuum und landet auf der anderen Platte. Aber nicht in einem Kondensator.

Protonen bewegen sich nicht. Aber wenn sich die Elektronen bewegen und ein ungepaartes Proton ohne negative Ladung hinterlassen, um es aufzuheben, scheint sich die "Positivität" der Ladung eines Protons zu bewegen, obwohl das Proton dies nicht tut. Diese bewegende Positivität wird als „Loch“ bezeichnet. Stellen Sie sich ein Elektron als Person und einen leeren Stuhl als Proton vor. 2 Personen könnten sich zwischen 3 verschiedenen Stühlen bewegen. Die physischen Stühle selbst bewegen sich nie, aber der leere Stuhl ändert seinen Standort in die entgegengesetzte Richtung der Menschen. Die „Leere“ des Stuhls bewegt sich umher.

Nun, da Sie das wissen, gibt es zwei Möglichkeiten, den Stromfluss zu betrachten: Elektronenfluss und Lochfluss. Sie sind in entgegengesetzten Richtungen zueinander. Elektronenflüsse sind das, was Physiker verwenden. Aber aus historischen Gründen (Fehlern) haben die Menschen dem Ding, das sich physisch bewegte, schon früh die falsche Ladung zugewiesen, und es wurde weit verbreitet und tief verwurzelt, bevor wir den Fehler bemerkten. Es hat einige Zeit gedauert, das herauszufinden, denn wie Sie dem obigen Absatz entnehmen können, funktioniert es mathematisch, bis Sie etwas tun, das tatsächlich erfordert, dass Sie die Bewegung von Elektronen kennen (so etwas wie Vakuumröhren oder Halbleiterphysik). Daher verwendet die Elektronik fast immer Lochfluss. Elektronen fließen aus dem Minuspol in die Pluspole einer Batterie. Lochfluss geht aus dem Pluspol einer Batterie in den Minuspol der Batterie.

Die angelegte Spannung baut tatsächlich ein elektrisches Feld auf. Es ist dieses elektrische Feld, das die Elektronen dazu bewegt, sich auf einer Kondensatorplatte anzusammeln (und die Löcher "bewegen" sich aufgrund der Abwesenheit der Elektronen von Natur aus in die entgegengesetzte Richtung zur anderen Platte). Dieses Ungleichgewicht von Elektronen (und Löchern) baut ein elektrisches Feld auf, das dem elektrischen Feld entgegenwirkt, das durch die angelegte Spannung erzeugt wird, wodurch eine Nettoverringerung des gesamten elektrischen Felds erzeugt wird. Die Elektronen und Löcher sammeln sich weiterhin auf verschiedenen Platten an, bis ihr eigenes elektrisches Feld die angelegte Spannung aufhebt (bis das Nettofeld Null ist). Das Entfernen der angelegten Spannung entfernt das angelegte Feld und hinterlässt nur das Feld, das durch das Ungleichgewicht der Elektronen und Löcher erzeugt wird. Da das Feld nicht mehr Netto-Null ist,

Noch eine Korrektur. Bisher habe ich immer gesagt wie "Elektronen bewegen sich". Dies ist nicht der Fall. Die Elektronen bewegen sich, aber einzelne Elektronen bewegen sich nicht wirklich von einer Platte zur anderen. Es sind die negativen und positiven Ladungen, die sich bewegen. Es ist wie ein Rechenspiel für Ladungsungleichgewichte, nicht wirklich für Elektronen und Löcher. Ähnlich wie sich Schulden viel anders und viel schneller bewegen können als jede einzelne Währungseinheit. Einzelne Elektronen bewegen sich nahezu im Schritttempo durch Drähte, aber die Welle/Energie bewegt sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit. In der AC-Wandleitung bewegen sich Elektronen nicht 50 oder 60 Mal pro Sekunde zwischen Ihrem Licht und dem Kraftwerk hin und her. Es ist ähnlich, wie sich Schall bei Mach 1 ausbreitet, Wind jedoch nicht.

+1 für die Windgeschwindigkeit vs. Schallgeschwindigkeit. Ich finde diese Analogie wirklich nützlich.
Vielen Dank für diese ausführliche Antwort :) Ich weiß das wirklich zu schätzen! Das hat also wirklich einige meiner Verwirrung beseitigt, aber ich habe immer noch ein Problem mit dem Laden des Kondensators. Ich habe ein Bild eines Kondensators hinzugefügt, um die Erklärung zu erleichtern. Ich verstehe also, dass Elektronen von der linken Platte (bezogen auf das Bild) vom positiven Pol angezogen werden, sodass wir eine Ansammlung von Löchern auf der linken Platte haben. Aber wie kommen die Elektronen auf die richtige Platte? (Fortsetzung im nächsten Kommentar) [1]
[2] Eine Idee, die ich gerade im Kopf habe, ist, dass zuerst die linke Platte positiv geladen wird und DANN der Ladungsunterschied zwischen den beiden Platten bereits ein elektrisches Feld zwischen den beiden Platten erzeugt. Dies führt dazu, dass mehr Elektronen von der rechten Seite von der rechten Platte angezogen werden. Aber kann das elektrische Feld zwischen den beiden Platten wirklich weiter entfernte Elektronen anziehen?
Eigentlich ist es eher so, als würden Elektronen die linke Platte verlassen, weil sie vom positiven Pol der Batterie angezogen werden, was ein Bündel Löcher in der linken Platte hinterlässt, die sie positiv auflädt. Elektronen sammeln sich in der rechten Platte, weil sie vom Minuspol der Batterie abgestoßen werden, was die rechte Platte negativ auflädt. Jedes Elektron hat ein elektrisches Feld. Wenn Sie also ein Feld anlegen, um eines abzustoßen, um sich gegen ein anderes zu bündeln, bewegt sich das andere seinerseits weg und stößt ein anderes ab usw. Es ist ein Dominoeffekt. Deshalb können Sie Strom durch einen langen Draht schicken, indem Sie etwas an das Ende anlegen
Verstehe, dass das elektrische Feld allgegenwärtig ist. Man existiert überall im Stromkreis, nicht nur zwischen den Platten, sondern auch in den Drähten und der Batterie. Es bewirkt, dass sich alle Elektronen bewegen, sei es aufgrund des direkt angelegten Potentials (Batterie) oder aufgrund der lokalisierten Nettoladungsungleichgewichte von gedrängten Elektronen, die sich in einem Dominoeffekt ausbreiten.
Danke für die Antwort! „Elektronen sammeln sich in der rechten Platte, weil sie vom Minuspol der Batterie abgestoßen werden, was die rechte Platte negativ auflädt.“ Ah, ich verstehe, also wird die Platte so aufgeladen. Aber wie funktioniert es, dass der Minuspol die Elektronen abstößt? Da der Stromkreis durch den Kondensator unterbrochen zu sein scheint (die Platten sind nicht verbunden) und da zunächst kein elektrisches Feld zwischen den Platten besteht, wie wird die Spannung zwischen den beiden Polen aufgebaut?
Allgemeiner gesagt: Wenn Sie einen Draht an den Minuspol einer Batterie anschließen würden, ohne ihn an den Pluspol anzuschließen, würden die Elektronen im Draht immer noch vom Minuspol abgestoßen?
Das Feld der im - Batteriepol chemisch gespeicherten - Ladungen schiebt abstoßende e-, die andere e- abstoßen, in einem Dominoeffekt den Draht hinunter in die Kappenplatte. Die Buchhaltungsanalogie, die ich verwendete, betraf die Ladungsbewegung zwischen den Kappenplatten, obwohl e- dies nicht tut. Ja, das Anschließen des toten Endes stößt e- (technisch aufgeladen) RELATIV zum + Pol ab. Was denkst du, ist eine Antenne? Aufgrund des Buchhaltungsspiels gibt es einen subtilen Unterschied zwischen „beweglicher Gebühr“ und beweglichem e-, da wir, wie beim Geld, nicht zwischen einzelnen e- oder $ unterscheiden. Wir kümmern uns nur um Nettodifferenzen.
Verstehen Sie auch, dass nur eine Batterie, die dort ohne Anschlüsse sitzt, aufgrund des Abstands zwischen den Anschlüssen und der Luft dazwischen ebenfalls eine Kappe bildet. Nur ein ganz kleines. Alles hat eine Kapazität, auch dein Körper hat eine Kapazität im freien Raum, und alles ist ein Stromkreis mit allem anderen. Es dominieren nur Drähte und Kappen, sodass Sie die anderen Dinge ignorieren können, es sei denn, Sie stellen HF-Schaltungen oder einen sehr hochohmigen niedrigen Leckstrom her. Aus diesem Grund verwenden wir keine thermischen Schaltkreise ... der Unterschied zwischen guten und schlechten thermischen Leitern ist nicht groß genug, sodass er irgendwie überall aus dem CCT austritt.