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BAND 1 | ARBEITSHEFT 1 | Grundlagen Elektrotechnik SEITE 5

Stromrichtung
Fließrichtung der Elektronen

Technische Stromrichtung (historische Stromrichtung)
Bevor man die Vorgänge in Atomen und den
Zusammenhang der Elektronen kannte, nahm man
an, dass der Strom vom positiven Pol zum

negativen Pol fließt. Obwohl dies längst widerlegt
Die Bewegung von Ladungsträgern wurde, hat man die ursprüngliche (historische)
wurde als erstes in elektrisch
leitenden Flüssigkeiten (Elektrolyten) Stromrichtung beibehalten. Deshalb wird die Stromrichtung innerhalb einer
anhand von positiven Ionen entdeckt. Schaltung auch heute noch von Plus nach Minus definiert.
Diese beobachtete Richtung wurde
daher als Stromrichtung definiert.
Von der Existenz der eigentlichen Physikalische Stromrichtung (Elektronenstromrichtung)
negativen Ladungsträger in Metallen
– den Elektronen – die in die In Wirklichkeit fliesst der Elektronen-Strom jedoch
Gegenrichtung fliessen, wusste umgekehrt. In einem geschlossenen Stromkreis
vorerst niemand etwas.
werden freie Ladungsträger (Elektronen) vom

Merke: Nicht alle freien Elektronen im negativen Pol abgestoßen und vom positiven Pol
Leitermaterial können dem angezogen.
gerichteten Elektronenstrom folgen.

Vielmehr überlagern sich Dadurch entsteht ein Elektronenstrom vom negativen Pol zum
ungerichtete Elektronenbewegungen
und der gerichtete Elektronenstrom. positiven Pol. Diese Stromrichtung ist die physikalische Stromrichtung,
die auch Elektronenstromrichtung genannt wird. Sie entspricht der
Auf ihrem Weg durch das Metall
kommt es zu Zusammstößen mit tatsächlichen Flussrichtung freier Ladungsträger.
anderen Elektronen oder mit den
Atomrümpfen.
Elektronen in einer Kupferleitung
Bei diesem Vorgang geben die
Elektronen Energie an ihre
Stoßpartner ab, werden selbst
gestreut und erneut durch die von
außen angelegte Spannung (das
elektrische Feld) beschleunigt.

Diese Wechselwirkungen bremsen
die Elektronen permanent ab und es
stellt sich eine mittlere Driftge-
schwindigkeit der Elektronen ein. Frei bewegliche Elektronen (links) und durch äußere Kraftwirkung verursachter
gerichteter Elektronenstrom (rechts).
In einem metallischen Leiter bewegen
sich Leitungselektronen ohne
Einwirkung von außen mit Leiter, Nichtleiter, Halbleiter
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Geschwindigkeiten von ca. 10 m/s
Diese Bewegung ist eine ungerichtete Es Stoffe, bei denen ein Teil der Elektronen keine starke Bindung an dem
Wärmebewegung, die keinen Strom Atomkern besitzen. Diese lassen sich daher mit wenig Aufwand aus dem
bewirkt.
Wirkt auf diese Leitungselektronen Atomverband lösen und als freie Ladungsträger verwenden. Zu diesen
jedoch eine von außen angelegte
Spannung, so bewegen sie sich Stoffen gehören alle Metalle, die den elektrischen Strom leiten können und
(gerichtet) mit rund 10− m/s = 0,1 daher als „elektrische Leiter“ bezeichnet werden.
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mm/s.
Bei anderen Stoffen ist es möglich, den neutralen Zustand eines Atoms
Je stärker die angelegte Spannung, derart zu ändern, dass ein Elektron weniger bzw. ein Elektron
desto höher die Driftgeschwindigkeit;
sie ist jedoch limitiert. Ist dieses Limit zusätzlich den Atomkern umkreist, so entsteht ein Ion – ein elektrisch
erreicht, so ist eine Erhöhung der geladenes Atom, das wiederum andere Atome stark anzieht (eine Bindung
Stromstärke nur noch durch eine
Erhöhung der Querschnittsfläche eingehen will) oder stark abstösst.
erreichbar. Wird bei gleichem
Querschnitt die Stromdichte erhöht,
so werden immer größere Teile der Andere Stoffe binden die Elektronen so stark an die Atomkerne, dass keine
eingesetzten Energie durch frei beweglichen Elektronen fliessen können, es sind Nichtleiter. Sie
„Zusammenstöße“ auf atomarer
Ebene zu Wärmeenergie in Form von können auch als Isolatoren genutzt werden.
Gitterschwingungen umgewandelt –
bis sich der Leiter verflüssigt bzw.
zerstört wird. Dieses Prinzip wird z. Eine dritte Gruppe lässt Elektronen erst bei erhöhten Temperaturen frei.
B. bei Schmelzsicherungen Dies sind Halbleiter.
eingesetzt.