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Ladung und Ladungsträger

Ladungsträger oder auch Pole genannt haben entweder einen Elektronenüberschuss (negative Ladung) oder einen Elektronenmangel (positive Ladung).

Ein Ladungsaustausch zwischen Polen wird elektrischer Strom genannt (fließende Elektronen, Übertragung elektrischer Energie)

Pole streben immer einen Ausgleich der Elektronen (Ladung) an.

Elektronenüberschuss - Elektronenmangel - Ladungsausgleich

Im Bild wird die physikalische Stromrichtung gezeigt.
Bei allen Berechnungen gilt die technische Stromrichtung = Von Plus(+) zu Minus (-)

 

Berechnung der elektrischen Ladung:

Gesamtladungsmenge (Q = N · e)

Q = Gesamtladungsmenge
N = Anzahl der Ladungen
e = elementar Ladung

oder ...

Gesamtladungsmenge (Q = n · e · V)

Q = Gesamtladungsmenge
n = Anzahl der beweglichen Ladungsträgern (in 1/cm³)
e = elementar Ladung
V = Volumen des Körpers (z.B. Kupferleiter: Länge * Fläche)


mittlere Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen (ve)

mittlere Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen (v=I/(n*e*A))
ve = mittlere Bewegungsgeschwindigkeit | Strömungsgeschwindigkeit der Elektronen
I = Stromstärke
n = Anzahl der beweglichen Ladungsträgern (in 1/cm³)
e = elementar Ladung
A = Fläche

oder ...

mittlere Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen (v=S/(n*e))

ve = mittlere Bewegungsgeschwindigkeit | Strömungsgeschwindigkeit der Elektronen
S = Stromdichte
n = Anzahl der beweglichen Ladungsträgern (in 1/cm³)
e = elementar Ladung

elementar Ladung (e) hat immer folgende Konstante:elementar Ladung e (kleinste Ladung)

Bei der Berechnung der Gesamtladungsmenge muss für e immer die Differenz zwischen tatsächlicher Ladung des Elements und der elementar Ladung in Betracht gezogen werden.

Zur Veranschaulichung:
1 Coulomb = 6,242*10^18 Elektronen = 1 As

und ...

1 Coulomb = 6,242*10^18 Elektronen = 1 A * 1 s

 

Beispiel:

Berechne die Gesamtladung