Wie bewegen sich Elektronen eigentlich in einem Wechselstrom?

So würde meiner Meinung nach die Bewegung von Elektronen aussehen.

Nehmen wir an, die Elektronen waren ursprünglich in Ruhe. Wenn nun die Spannung ansteigt, beginnen die Elektronen schneller zu beschleunigen, bis die Spannung ihren Maximalwert erreicht. Wenn die Spannung auf Null abfällt, nimmt die Geschwindigkeit des Elektrons immer noch zu, aber die Beschleunigung nimmt ab. Wenn die Spannung Null erreicht, erfahren die Elektronen keine Beschleunigung, aber sie bewegen sich immer noch mit einer gewissen Geschwindigkeit. Nun, da wir über den Wechselstromzustand sprechen, kehrt die Spannung ihre Polarität um und dies bewirkt, dass die Geschwindigkeit der Elektronen sehr schnell verlangsamt wird. Nachdem die Spannung ihren Maximalwert (negativ) erreicht hat, beginnt sie auf Null anzusteigen. Dies führt dazu, dass die Elektronen ihre Geschwindigkeit langsam verlieren, wenn die Beschleunigung (negativ) abnimmt, und wenn die Spannung Null erreicht, befinden sich die Elektronen in Ruhe. Dann wiederholt sich dieses Muster immer wieder. So,

Ist diese Denkweise richtig oder liege ich irgendwo falsch?

Es hört sich so an, als ob Sie in einem Wechselstromkreis eine Nettobewegung von Elektronen in "positiver" Richtung erwarten würden. Aber welche Richtung ist „positiv“? Die Spannung bewegt die Elektronen, und die durchschnittliche Spannung über eine beliebige ganze Anzahl von Zyklen in einem "reinen" Wechselstromkreis ist Null.

Antworten (1)

Ihr Denken ist grundsätzlich richtig, außer dass sich die Elektronen in einem Draht sowieso nicht "sehr schnell bewegen".

In einer Haushaltsstromversorgung schwingt jedes Elektron mit 50 Hz nur Bruchteile eines Millimeters hin und her. Das "Ding", das vom Kraftwerk zu Ihrem Haus übertragen wird, ist die Kette elektrostatischer Kräfte, die wirken, wenn zwei Elektronen versuchen, sich näher zusammenzubewegen, nicht große Bewegungen der Elektronen selbst. Die elektrostatischen Kräfte zwischen zwei Elektronen sind um viele Größenordnungen größer als die Trägheitskräfte, die erforderlich sind, um die Elektronen physikalisch zu bewegen und zu beschleunigen.

Selbst unter einer Gleichspannung bewirkt die Elektronenstreuung, dass sie sich ziemlich zufällig (Diffusion) mit nur einer kleinen feldinduzierten Vorspannung (Drift) zu ihrer Gesamtbewegung bewegen.