Woher "wissen" die Elektronen, wohin sie gehen sollen, wenn sie in diesem einfachen Glühbirnenbeispiel geerdet sind?

 Sind das nur ganz andere Elektronen?

Ja. Die Elektronen driften eigentlich nicht weit. Normalerweise nur wenige Millimeter pro Sekunde, wenn ich mich recht erinnere. Vergleichen Sie es mit einer Verkehrswarteschlange; wenn sich der erste bewegt, lässt er Platz für den nächsten, der sich dann bewegt und Platz für den nächsten lässt und so weiter. Die Bewegung schreitet durch die gesamte Warteschlange (Draht) fort, obwohl sich die einzelnen Autos (Elektronen) nicht viel bewegen.

Neue Elektronen treten am anderen Ende ein, da sie hier einen Mangel an Elektronen sehen, jetzt, wo sie alle einen Schritt nach vorne gegangen sind. Ein Elektronenmangel an einer Stelle ist nämlich eine Stelle mit etwas weniger negativer Ladung, die Elektronen weniger abstößt als alle anderen Stellen. Hier werden sich also schnell neue Elektronen bewegen.

Wenn ja, was ist der Sinn der Batterie?

Wir haben gerade beschrieben , wie sich Elektronen bewegen. Aber warum sie sich bewegen, ist eine andere Frage. Irgendetwas muss die Elektronen "anziehen", sonst würden sie sich gar nicht bewegen wollen.

Da wir wissen, dass negative Ladung von positiver angezogen wird, können wir einen solchen "Zug" erzeugen, indem wir eine positive Ladung platzieren. Das ist das positive Ende der Batterie. Elektronen werden dorthin gezogen, und das verursacht die Drift. Das verursacht den Strom.

Wenn Elektronen am positiven Ende ankommen, würden sie sich anhäufen. Sie würden ein immer größeres negatives elektrisches Feld aufbauen, das alle weiteren Elektronen abstoßen und bald daran hindern würde, anzukommen. Der Strom würde wieder aufhören. Die Batterie muss sie also abtransportieren.

Innerhalb der Batterie nimmt eine komplexe Chemie die eingehenden Ladungen auf und trägt sie zum negativen Ende. Sie wollen nicht hier sein, weil sie von etwas Negativem abgestoßen werden. So treiben sie in den Boden und machen Platz für andere.

Eine Batterie ist wie eine Pumpe in einer Wasserleitung, die den Fluss aufrechterhält.

Woher „wissen“ die Elektronen, die den negativen Anschluss verlassen, wohin sie gehen sollen (die Glühbirne)?

Sie bewegen sich in Bereiche mit niedriger potentieller Energie. Stellen Sie sich vor, Ihre Badewanne ist bis zur Höhe des Überlaufs mit Wasser gefüllt. Wenn Sie irgendwo in der Badewanne Wasser hinzufügen, fließt etwas Wasser aus dem Abfluss. Das meiste Wasser, das den Abfluss hinunterfließt, stammt nicht aus dem Eimer, den Sie hinzugefügt haben, aber wir kümmern uns nicht um die spezifischen Wassermoleküle. Nur das Hinzufügen von Wasser erzeugt einen Druck, der etwas anderes Wasser (mit gleichem Volumen) in den Abfluss drückt.

Sind das nur ganz andere Elektronen? Wenn ja, was ist der Sinn der Batterie?

Ja, das sind verschiedene Elektronen. Aber die Batterie liefert den "Druck" (Spannung), der es ihnen ermöglicht, sich zu bewegen.

Der Grund, warum sich die Elektronen im Stromkreis bewegen können, liegt darin, dass zwischen jedem nachfolgenden infinitesimalen Drahtsegment eine Potentialdifferenz besteht.

Oder anders ausgedrückt, jeder Teil des Drahtes hat ein etwas niedrigeres elektrisches Potential als der vorhergehende Teil, ein Elektron, das gerade den Minuspol der Batterie verlässt, hat ein hohes elektrisches Potential. Wenn Sie darüber nachdenken, müsste dies der Fall sein, da die Elektronen niemals ohne Potentialunterschied durch den Stromkreis fließen können.

Die Batterie wird benötigt, um aufgrund der Ladungstrennung durch chemische Reaktionen innerhalb der Batterie eine Potentialdifferenz über dem Stromkreis aufrechtzuerhalten.