(ET1-12) Die Effekte einer Ladungsträgerbewegung

Inhaltsverzeichnis

In diesem Kurstext erklären wir dir ausführlich, welche Effekte bei der Bewegung von Ladungsträgern auftreten können und wie diese zu bewerten sind.

Darüber hinaus erfährst du, wo diese Effekte entstehen sowie auftreten.

Außerdem stellen wir dir Materialien vor bei denen diese Effekte ausbleiben. 

 


Für ein optimales Verständnis hilft dir ein anschaulicher Videoclip zu dem Thema.


 

Effekte von Ladungsträgern

 

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Bewegte Ladungen haben eine Wirkung auf die Medien (Leitermaterialien). Denn durch diese sie sich bewegen.

 

 


Die Effekte der Ladungsträgerbewegung


Die Effekte auf die verwendeten Werkstoffe oder Leitermaterialien können, wie nachfolgend aussehen:

 


Magnetischer Effekt


Die bewegten Ladungen im Leiter erzeugen ein Magnetfeld um den Leiter herum. Zumeist kann man diesen Effekt bei Spulen in Generatoren nachweisen. Dieses Thema behandeln wir besonders intensiv im Kurs ET5 Elektromagnetismus,

 


Thermischer Effekt 



Die Bewegung der Ladungen bewirken eine Erwärmung des elektrischen Leiters.  Elektroheizungen nutzen dieses elektrische Phänomen demnach aus. 

 


Chemischer Effekt


Die bewegten Ladungsträger verursachen einen Stofftransport im leitenden Material. Besonders bei der Gewinnung von Kupfer in einem Elektrolyten macht man sich diesen Effekt zunutze.

 


Lichteffekt


Die Bewegung der Ladungsträger verursacht Lichtwellen. Dieser Effekt lässt sich besonders gut bei Blitzen beobachten. Auch die Drähte aus Wolfram in Glühbirnen erleuchten mit dem entsprechenden Gas einen Raum. 

 

 


Videoclip: Induktion


Im nächsten Video findest du noch mal eine Zusammenfassung des Kurstextes und zusätzliche Informationen zum magnetischen Effekt als Vorschau auf den Elektromagnetismus und spezielle die Induktion. 


Lernclip
Induktion

 


Isolatoren, Halbleiter, Leiter 


Effekte der Ladungsträgerbewegung in Isolatoren der Stromnetztechnik
Effekte der Ladungsträgerbewegung in Isolatoren der Stromnetztechnik

 

Nicht jedes Element oder nicht jeder Stoff besitzt einen der oben aufgelisteten Effekte auf.

 

Die betroffenen Stoffe haben eine sehr geringe Anzahl von Ladungsträgern in einen Bezugsraum ( cm³). Bei den Ladungsträgern handelt es sich hier um freie Elektronen. 

Die richtige Bezeichnung für diese Stoffe ist Isolatoren.

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Es ist Fakt, dass die meisten Isolatoren, die in der Elektrotechnik oder in der Energietechnik eingesetzt werden, aus Kunststoffen oder aus Keramiken bestehen.

 

undefiniert
Wer die Wahl hat...

Gerade in der Elektrotechnik steht der Techniker immer vor der Entscheidung, welches Material eignet sich für meinen Schaltkreis besonders gut als

  • Leiter,

sowie als

  • Halbleiter

oder vielleicht als

  • Isolator.

 


Anzahl freier Elektronen – Ladungsträgerbewegung


Welcher Stoff welcher Gruppe angehört, das entscheidet sich wie bereits erwähnt an der Anzahl von freien Elektronen bezogen auf einen Kubikzentimeter (cm³). Hier gilt entsprechend:

  • \text{Leiter → } > 1 \cdot 10^18 cm^{-3}

sowie

  • \text{Halbleiter → } <= 1 \cdot 10^18 cm^{-3} \text{ sowie } > 1 \cdot 10^{10} cm^{-3}

sowie

  • \text{Isolator → } <= 1 \cdot 10^9 cm^{-3} \text{ sowie } > 1 \cdot 10^{7} cm^{-3}

 

Davon ausgehend können wir festhalten, dass in der Industrie fast alle Leiter ein Metall als Leiterstoff besitzen.

Denn Metalle besitzen gegenüber anderen Stoffen sehr viele freie Elektronen, die zur Bewegung angeregt werden können.

 

Effekte der Ladungsträgerbewegung im Umspannwerk mit Kunstelementen
Effekte der Ladungsträgerbewegung im Umspannwerk mit Kunstelementen

 



wie gehts weiter

Wie geht's weiter?

Nachdem du nun die Effekte kennengelernt hast, möchten wir dir im nächsten Kurstext ausführlich erklären was der elektrischen Strom ist. Außerdem zeigen wir dir die zugehörigen sowie notwendigen Größen und Einheiten im Detail. Alternativ spricht man auch von der elektrischen Stromstärke. 

 

Trainingsbereich

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