Hm, interessante Frage.
"Elektronen" sind doch eine menschliche (durchaus gute und gebräuchliche) Modellvorstellung. Unser Physiklehrer hat früher immer gesagt, das Einzige, das wir MIT SICHERHEIT wissen ist, daß es in der Wirklichkeit nicht so ist , wie im Modell.
Können wir also einzelnen Elektronen ein Namensschild umhängen, sie nach ihrer Reise 2/50sek. später persönlich begrüßen?
Woher wissen wir, daß die Schlingel nicht unterwegs die Namensschilder vertauscht haben?

Hallo,

die Frage von Andi und seine Annahme ist gar nicht so weit her geholt.
Obwohl man nicht sagen kann, dass es tatsächlich immer das gleiche Elektron ist, welches beim Stromfluß von einem Atom zum anderen wandert und es eher wahrscheinlich ist, dass es sich unterwegs an einem Atom gemütlich macht während ein anderses seine Reise fortsetzt, so ist es doch möglich die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen in der Richtung des Stomflusses zu berechnen. Das wird auch in der Oberstufe vorgerechnet.
Wer Lust hat, möge das Internet mittels bevorzugter Suchmaschine durchsuchen.
Man findet eine Geschwindigkeit die ungefähr bei 0,1 mm/s liegt.

Der Vergleich mit der Säge ist fast passend, es ist aber eher eine Schnecke.

Man darf dem Elektron aber auf keinen Fall unterwegs erzählen, wie schnell es ist, es wird dann nämlich nicht mehr wissen wo es ist und schon war's das mit dem Stromfluß.

Rafikus

Zitat :

Somit dürften die Elektronen ja eigentlich immer nur hin und her wandern auf einer festgelegten Distanz - und diesen Bereich demzufolge niemals verlassen.

Das kommt ungefähr hin.
Man sollte aber nicht vergessen, dass die Elektronen in Metallen zwischen den Atomrümpfen, die den Kristall bilden, frei beweglich herumschwirren.
Man spricht deshalb von einem Elektronengas.
Wenn man ein Stück Metall vom absoluten Nullpunkt her erwärmt, benötigt man, wie allgemein bekannt ist, Energie.
Diese Energie wird als Bewegungenergie zum grössten Teil in den Gitterschwingungen der Metallionen gespeichert, ein anderer Teil geht in die Bewegungsenergie der herumvagabundieren Elektronen.
Dadurch kommt es immer wieder zu unelastischen Stössen zwischen den Elektronen und den Ionen, durch welche die Elektronen aus der Bahn geworfen werden und ausserdem Energie ans Kristallgitter abgeben oder von dort erhalten.
Du kannst also nicht erwarten, dass der Hin- und Rückweg eines von einem elektrischen Wechselfeld beschleunigten Elektrons identisch ist.

Interessanter Weise sollte man aber erwarten, dass sich durch die planlose Bewegung der Elektronen zeitweilige Anhäufungs- und Verarmungszonen bilden, sich also gelegentlich Potentialunterschiede bilden, die nach kürzester Zeit wieder verschwinden und sich woanders neu bilden.
Dementsprechend kann man an den Klemmen eines Widerstands auch tatsächlich eine Rauschspannung messen.

Wenn man diese statistischen Effekte genau durchrechnet, findet man heraus, dass jeder Widerstand eine -sehr kleine- Rauschleistung abgeben kann, die nur von der Temperatur und der Meßbandbreite, nicht aber vom Widerstandswert abhängt.
Diese Rauschleistung ist wirklich winzig; bei Zimmertemperatur rechnet man mit -174dBm/Hz.
Für den gesamten NF-Bereich von 0 bis 20 kHz wären das ca. 8* 10^-17 W oder 0,00000000000000008 W.

mit jede Menge Halbwissen:
Ist das Modell von Elektronen als Massepunkte nicht überholt? Wird nicht inzwischen mit einem Wellenmodell oder Orbitalmodell das Verhalten von Elektronen besser beschrieben?
Daraus könnte man doch folgern, dass bei Wechselstrom eine Welle weitergegeben wird (ähnlich einer Woge im Meer), ohne dass dabei merklich Masse in die "Bewegungsrichtung" transportiert wird.
*Bitte nicht schlagen, bin nur interessierter Laie*

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Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!

Hier die passenden Wiki-Artikel zu dem Thema:
Driftgeschwindigkeit (Relativbewegung der Elektronen)
Fermi-Geschwindigkeit der Fermienergie auf der Fermikugel.

Da ich zu faul bin es selber auszurechnen, habe ich hier die Fermigeschwindigkeit von Kupfer nachgeschaut: 1,6 * 10^6 m/s (= 5 760 000 km/h bzw. 0,5% der Lichtgeschwindigkeit)

Offtopic :

Ich bin also der Meinung, dass bei Raumtemperatur (300K) perl mit "ein anderer Teil geht in die Bewegungsenergie der herumvagabundieren Elektronen." etwas übertrieben hat. Nachrechnen will ich das jetzt aber nicht... @ hajos118: Modelle sind Modelle und nicht überholt sondern Beschreiben einen Zusammenhang halt irgendwann nicht mehr genau genug. Je genauer du hinschaust, desto besser must das Modell sein. Zur Information, Elektronen haben einen Impuls. Dadurch kommt es dann indirekt bei DC zum Massetransport, Stichwort Elektromigration

[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackLight am 19 Jan 2016  8:54 ]

Das allgemein Komplizierte an der Sache ist, dass es im Speziellen immer komplizierter wird, je tiefer man in die Materie reinschaut. Wir schliessen an einen Fahrraddynamo eine Glühbirne an und es ist scheinbar selbstverständlich, dass sie dann auch Licht erzeugt, wenn wir losradeln. Was aber ganz genau passiert, würde wohl im Falle meiner Ausgangsfrage am Beispiel des Dynamos schon eine Doktorarbeit hervorbringen, schätze ich Geschweige denn, man würde ein Kraftwerk erklären müssen.
Interessant ist es immer wieder. Hut ab vor den Leuten, die die Grundlagen bis ins Detail wirklich verstehen und auch anwenden können.

Andi