ET4-06 – Elektrisches Feld – Driftgeschwindigkeit [Bewegungsgeschwindigkeit von Elektronen]

Zu unseren Spartarifen
Zu unseren Angeboten
Inhaltsverzeichnis:

In diesem Kurstext erklären wir dir als angehenden Techniker was es mit der Driftgeschwindigkeit von Elektronen in elektrischen Leitern bei Auftreten eines elektrischen Feldern auf sich hat. Dabei gehen wir auch ausführlich auf die Bewegungsgeschwindigkeit von Elektronen in elektrischen Leitern ein. 

Für ein optimales Verständnis helfen dir drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema

Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET4-Elektrische Felder

 

Merk’s dir!

“Unter dieser Geschwindigkeit von Elektronen versteht man die durchschnittliche Geschwindigkeit von Elektronen infolge eines äußeren elektrischen Feldes.”

 

Driftgeschwindigkeit - Elektrische Felder
Driftgeschwindigkeit – Elektrische Felder

 

Bewegungsgeschwindigkeit von Elektronen in elektrischen Leitern 

Bevor uns aber der Thema, zuwenden schauen wir uns zuerst an, wie sich Elektronen in elektrischen Leitern verhalten und wie deren Geschwindigkeit bestimmt wird.

 

Wenn man einen metallischen Leiter vorliegen hat und dieser zudem unterschiedlichen Querschnitte aufweist, so verändert sich bei anliegender elektrische Stromstärke je nach Leiterquerschnitt die Bewegungsgeschwindigkeit \vec{v} der Elektronen. 

 

Leiter mit unterschiedlichen Querschnitten

Bewegungsgeschwindigkeit - Bewegung von Ladungsträgern
Bewegungsgeschwindigkeit – Bewegung von Ladungsträgern

 

Die zugehörige Gleichung zur Beschreibung der Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen \vec{v} muss also sowohl die elektrische Stromstärke als auch die Querschnittsfläche berücksichtigen. 

\vec{v} = \frac{I}{A}

Kennzahlen:

\vec{v} = Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen

sowie

I  = elektrische Stromstärke

sowie

A  = Querschnittsfläche des Leiters. 

 

Merk’s dir!

An dieser Gleichung kann man ablesen, dass mit sinkender Querschnittsfläche des Leiters und konstanter Stromstärke die Bewegungsgeschwindigkeit der
Elektronen zunimmt. 

 

Driftgeschwindigkeit von Elektronen bei elektrischen Feldern – Metallischer Leiter

Unter der Driftgeschwindigkeit von Elektronen versteht man die durchschnittliche Geschwindigkeit von Elektronen infolge eines äußeren elektrischen Feldes. In einem elektrischen Leiter wie Metallen stellt diese Geschwindigkeit den Wert dar, welcher auf die Wirkung eines elektrischen Feldes zurückzuführen ist.

 

Mehr bringt nicht immer mehr…

Je stärker das elektrische Feld, umso höher die Driftgeschwindigkeit. Jedoch ist die mittlere Driftgeschwindigkeit nach oben hin begrenzt. Möchten wir dennoch, wie oben in der Gleichung (nach Umstellen) geschildert, die Stromstärke in einem Leiter erhöhen, gelingt uns dies nur durch eine Erhöhung der Querschnittsfläche. 

 

Kennzeichnen können wir dies mit der Angabe der elektrischen Feldstärke \vec{E}.

Hinzukommt die Beweglichkeit \mu als Proportionalitätsfaktor von Driftgeschwindigkeit und von elektrischer Feldstärke. Als Gleichung sieht das dann wie folgt aus:

\vec{v}^* = \mu \cdot \vec{E}

Kennzahlen:

\vec{v}^* = Driftgeschwindigkeit der Elektronen

sowie

\mu = Proportionalitätsfaktor

sowie

\vec{E} =  Elektrische Feldstärke

 

Driftgeschwindigkeit von Elektronen bei elektrischen Feldern – Suspensionen

Handelt es sich nicht um einen metallischen Leiter, sondern um eine Suspension, so stellt die Driftgeschwindigkeit die Geschwindigkeit dar, welche ein Elektron beim Anlegen einer Kraft von außen, wie einer Spannung, erreicht. Somit ändert sich die vorherige Gleichung zu:

\vec{v}^* = \mu \cdot \vec{F}

Kennzahlen:

\vec{v}^* = Driftgeschwindigkeit der Elektronen

sowie

\mu = Proportionalitätsfaktor

sowie

\vec{F} = Äußere Kraft (Feldkraft)

 

Merk’s dir!

Das Vorzeichen der driftenden Teilchen kann sowohl positiv, als auch negativ sein. Daher beschreibt man die Driftgeschwindigkeit auch als gemittelte Geschwindigkeit in oder gegen die Feldrichtung.

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem du jetzt bereits einiges über elektrische Felder, die Größen in elektrischen Feldern sowie die Driftgeschwindigkeit und Bewegungsgeschwindigkeit von Elektronen, erklären wir dir im nächsten Kurstext nochmals ausführlich das Elektrische Feld mit Hilfe von Beispielen. Im anschließenden Kursabschnitt erfährst du dann alles Relevante zum Thema Polarisation und Induktion. 

Was gibt es noch bei uns?

Optimaler Lernerfolg durch tausende Übungsaufgaben

 

Übungsbereich (Demo) - Lerne mit mehr als 4000 Übungsaufgaben für deine Prüfungen
Übungsbereich (Demo) – Lerne mit mehr als 4000 Übungsaufgaben für deine Prüfungen

 

Quizfrage 1

 

Quizfrage 2

 

“Wusstest du, dass unter jedem Kursabschnitt eine Vielzahl von verschiedenen interaktiven Übungsaufgaben bereitsteht, mit denen du deinen aktuellen Wissensstand überprüfen kannst?”  

Alle Technikerschulen im Überblick

Zum Verzeichnis der Technikerschulen (Alles Rund um die Schulen)
Zum Verzeichnis der Technikerschulen

 

Kennst du eigentlich schon unser großes Technikerschulen-Verzeichnis für alle Bundesländer mit allen wichtigen Informationen (Studiengänge, Kosten, Anschrift, Routenplaner, Social-Media) ? Nein? – Dann schau einfach mal hinein:   

 

Was ist Technikermathe?

Unser Dozent Jan erklärt es dir in nur 2 Minuten!

Oder direkt den > kostenlosen Probekurs < durchstöbern? – Hier findest du Auszüge aus jedem unserer Kurse!

Geballtes Wissen in derzeit 26 Kursen

Hat dir dieses Thema gefallen?Ja? – Dann schaue dir auch gleich die anderen Themen zu den Kursen 

WT3 (Werkstoffprüfung) und
TM1 (Technische Mechanik – Statik) an. 

Lerne nun erfolgreich mit unserem Onlinekurs Technische Mechanik 1
TM1 (Technische Mechanik)
Lerne nun erfolgreich mit unserem Onlinekurs Werkstofftechnik 3
WT3 (Werkstoffprüfung)

 

Perfekte Prüfungsvorbereitung für nur 14,90 EUR/Jahr pro Kurs

++ Günstiger geht’s nicht!! ++

 

 

Oder direkt Mitglied werden und Zugriff auf alle 26 Kurse  (inkl.  Webinare  + Unterlagen) sichern ab 7,40 EUR/Monat  ++ Besser geht’s nicht!! ++  

 

Social Media? - Sind wir dabei!

Kennst du eigentlich schon unseren YouTube-Channel? – Nein? – Dann schau super gerne vorbei:

Technikermathe auf Youtube 

Mehr Videos zu allen Themen des Ingenieurwesens auf Youtube

  Immer auf dem neuesten Stand sein? – Ja? – Dann besuche uns doch auch auf

Technikermathe auf Instagram 

Sei immer auf dem neuesten Stand und besuche uns auf Instagram

Technikermathe auf Facebook

Sei immer auf dem neuesten Stand und besuche uns auf Facebook

Dein Technikermathe.de-Team

Zu unseren Spartarifen
Zu unseren Spartarifen