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Elektrischer Leitungsvorgang

Wenn in einem Raumbereich ein elektrischer Strom fließt, dann spricht man von einem elektrischen Leitungsvorgang. Ein elektrischer Leitungsvorgang ist die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern. Er erfolgt nur dann, wenn in dem betreffenden Bereich frei bewegliche (wanderungsfähige) Ladungsträger vorhanden sind und wenn in dem Bereich ein elektrisches Feld existiert.

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Wenn in einem Raumbereich ein elektrischer Strom fließt, dann spricht man von einem elektrischen Leitungsvorgang. Ein elektrischer Leitungsvorgang ist die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern.

Voraussetzungen für einen elektrischen Leitungsvorgang sind

  • das Vorhandensein von frei beweglichen (wanderungsfähigen) Ladungsträgern,
  • das Vorhandensein einer elektrischen Quelle und damit die Existenz eines elektrischen Feldes im betreffenden Raumbereich.

Der Verlauf eines elektrischen Leitungsvorganges ist dadurch gekennzeichnet, dass

  • sich Ladungsträger gerichtet bewegen,
  • in Stoffen die gerichtete Bewegung der Ladungsträger durch Wechselwirkungen mit den anderen Teilchen der Stoffe behindert wird, also ein elektrischer Widerstand vorhanden ist,
  • elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird.

Dieses System von Aussagen zu Voraussetzungen und Verlauf von elektrischen Leitungsvorgängen wird als allgemeines Modell für elektrische Leitungsvorgänge oder als allgemeines Leitungsmodell bezeichnet. Es ist auf beliebige Stoffe und das Vakuum anwendbar.

Wie stark der elektrische Leitungsvorgang und damit die elektrische Stromstärke in einem bestimmten Raumbereich sind, hängt ab von

  • der Art und der Anzahl der zur Verfügung stehenden frei beweglichen (wanderungsfähigen) Ladungsträger,
  • der Stärke des elektrischen Feldes (der Spannung),
  • der Stärke der Behinderung des Stromflusses durch andere Teilchen.

Für einzelne Stoffgruppen (Metalle, Flüssigkeiten, Gase, Halbleiter) sowie für das Vakuum können diese Aussagen weiter präzisiert werden. Informationen dazu findet man unter den Stichwörtern Leitung in Metallen, Leitung in Flüssigkeiten, Leitung in Gasen, Leitung in Halbleitern und Leitung im Vakuum.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Elektrischer Leitungsvorgang." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/elektrischer-leitungsvorgang (Abgerufen: 30. June 2025, 08:28 UTC)

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  • frei bewegliche (wanderungsfähige) Ladungsträger
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Elektrische Arbeit

Die elektrische Arbeit gibt an, wie viel elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird.

Formelzeichen:
Einheit:
W
1 W ⋅ s

Elektrische Arbeit muss man verrichten, um einen geladenen Körper in einem elektrischen Feld zu verschieben.

Kondensatoren

Ein Kondensator ist ist elektrisches Bauelement, mit dem elektrische Ladung und damit elektrische Energie gespeichert wird. Die einfachste Form eines Kondensators ist ein Plattenkondensator, der aus zwei sich gegenüberstehenden, voneinander isolierten Metallplatten besteht, zwischen denen sich Luft befindet. Wird zwischen diesen Metallplatten eine elektrische Spannung angelegt, dann sammeln sich auf ihren Oberflächen getrennt voneinander positive und negative Ladungen an. Zwischen den Platten baut sich ein elektrisches Feld auf, in dem Feldenergie gespeichert ist. Die Kapazität eines Kondensators hängt von seinem Aufbau ab und kann in weiten Grenzen variieren. Kondensatoren können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Sie verhalten sich im Gleichstromkreis anders als im Wechselstromkreis.

Halbleiterdioden

Halbleitende Werkstoffe wie Ge, Si, GaP (Galliumphosphid), InAs (Indiumarsenid) oder InSb (Indiumantimonid) besitzen eine stark temperaturabhängige Leitfähigkeit, die allerdings nur in sehr reinen großräumigen Kristallen (Einkristalle) von Bedeutung ist.
Diese Leitung wird als Eigenleitung (intrinsic conduction) bezeichnet. Die hierbei auftretende Leitfähigkeit bleibt i.d.R. einige Zehnerpotenzen unter der von Metallen. Der Stromfluss wird durch zwei Ladungsträgerarten, die Elektronen und die Defektelektronen realisiert.
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Eine Halbleiterdiode ist ein elektronisches Bauelement, das aus zwei unterschiedlich dotierten Schichten desselben Grundmaterials aufgebaut ist. Sie besteht aus einem n-Halbleiter und einem p-Halbleiter sowie dem Bereich zwischen beiden Schichten, dem pn-Übergang.
Es gibt sie in vielen unterschiedlichen Bauformen. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist der der Gleichrichtung. Darüber hinaus werden Dioden aber auch für andere Zwecke eingesetzt, z.B. als Kapazitätsdioden, als Lichtemitterdioden oder als Laserdioden.

Energie des elektrischen Stromes

Die elektrische Energie ist die Fähigkeit des elektrischen Stromes, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden.

Formelzeichen:
Einheiten:
E el
ein Joule (1 J)
eine Wattsekunde (1 Ws)


Es ist eine Energieform neben solchen Energieformen, wie mechanische, chemische, thermische, magnetische oder Kernenergie.

Physikalische Felder im Vergleich

Elektrische Felder, magnetische Felder und Gravitationsfelder sind dadurch gekennzeichnet, dass auf Körper mit bestimmten Eigenschaften, die sich in ihnen befinden, Kräfte ausgeübt werden. Alle drei Arten von Feldern lassen sich mithilfe des Modells Feldlinienbild beschreiben. Für jedes der Felder gibt es feldbeschreibende Größen, die teilweise in analoger Weise definiert sind. Darüber hinaus gibt es zwischen diesen drei Arten von Feldern weitere Gemeinsamkeiten, aber auch deutliche Unterschiede.

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