Wesen des Stromes und Konzept des Stromes

Elektrizität ist die häufigste Form von Energie. Elektrizität wird für verschiedene Anwendungen wie Beleuchtung, Verkehr, Kochen, Kommunikation, Herstellung verschiedener Güter in Fabriken und vieles mehr verwendet. Keiner von uns weiß genau, was Elektrizität ist. Das Konzept der Elektrizität und die dahinterstehenden Theorien können durch die Beobachtung ihrer verschiedenen Verhaltensweisen entwickelt werden. Um die Natur der Elektrizität zu beobachten, ist es notwendig, die Struktur der Materie zu studieren. Jede Substanz im Universum besteht aus extrem kleinen Teilchen, die als Moleküle bekannt sind. Das Molekül ist das kleinste Teilchen einer Substanz, in dem alle Eigenschaften dieser Substanz vorhanden sind. Die Moleküle bestehen aus noch kleineren Teilchen, den Atomen. Ein Atom ist das kleinste Teilchen eines Elements, das existieren kann.

Es gibt zwei Arten von Substanzen. Eine Substanz, deren Moleküle aus ähnlichen Atomen bestehen, wird als Element bezeichnet. Eine Substanz, deren Moleküle aus unterschiedlichen Atomen bestehen, wird als Verbindung bezeichnet. Das Konzept der Elektrizität kann aus den atomaren Strukturen der Substanzen abgeleitet werden.

Atomstruktur

Ein Atom besteht aus einem zentralen Kern. Der Kern besteht aus positiven Protonen und neutralen Neutronen. Dieser Kern wird von einer Anzahl orbitaler Elektronen umgeben. Jedes Elektron hat eine negative Ladung von –1,602 × 10–19 Coulomb und jedes Proton im Kern hat eine positive Ladung von +1,602 × 10 – 19 Coulomb. Aufgrund der entgegengesetzten Ladungen gibt es eine Anziehungskraft zwischen dem Kern und den umkreisenden Elektronen. Elektronen haben im Vergleich zur Masse des Kerns eine relativ vernachlässigbare Masse. Die Masse jedes Protons und jedes Neutrons beträgt 1840-mal die Masse eines Elektrons.

Da der Betrag jeder Elektronenladung und jeder Protonenladung gleich ist, entspricht die Anzahl der Elektronen der Anzahl der Protonen in einem elektrisch neutralen Atom. Ein Atom wird zu einem positiv geladenen Ion, wenn es Elektronen verliert, und ein Atom wird zu einem negativ geladenen Ion, wenn es Elektronen gewinnt.

Atome können in ihren äußersten Schalen lose gebundene Elektronen haben. Diese Elektronen benötigen nur eine sehr kleine Menge an Energie, um sich von ihrem Elternatom zu lösen. Diese Elektronen werden als freie Elektronen bezeichnet, die sich zufällig innerhalb der Substanz bewegen und von einem Atom zum anderen übertragen. Jedes Stück Substanz, das insgesamt eine ungleiche Anzahl von Elektronen und Protonen enthält, wird als elektrisch geladen bezeichnet. Wenn es mehr Elektronen als Protonen gibt, wird die Substanz als negativ geladen bezeichnet, und wenn es mehr Protonen als Elektronen gibt, wird die Substanz als positiv geladen bezeichnet.

Die grundlegende Natur der Elektrizität ist, dass, wenn ein negativ geladener Körper mit einem positiv geladenen Körper durch einen Leiter verbunden wird, die überschüssigen Elektronen des negativ geladenen Körpers beginnen, in Richtung des positiv geladenen Körpers zu fließen, um den Mangel an Elektronen in diesem positiv geladenen Körper auszugleichen.
Hoffentlich haben Sie das grundlegende Konzept der Elektrizität aus der obigen Erklärung verstanden. Es gibt einige Materialien, die bei normaler Raumtemperatur viele freie Elektronen haben. Bekannte Beispiele für solche Materialien sind Silber, Kupfer, Aluminium, Zink usw. Die Bewegung dieser freien Elektronen kann leicht in eine bestimmte Richtung gelenkt werden, wenn eine elektrische Spannungsdifferenz auf diese Materialien angewendet wird. Aufgrund der großen Anzahl an freien Elektronen haben diese Materialien eine gute elektrische Leitfähigkeit. Diese Materialien werden als gute Leiter bezeichnet. Die Drift der Elektronen in einem Leiter in eine Richtung wird als Strom bezeichnet. Tatsächlich fließen Elektronen vom niedrigeren Potential (-Ve) zum höheren Potential (+Ve), aber die allgemeine konventionelle Stromrichtung wird als Richtung vom höchsten Potentialpunkt zum niedrigeren Potentialpunkt betrachtet, so dass die konventionelle Stromrichtung genau entgegengesetzt zur Richtung des Elektronenflusses ist. In nichtmetallischen Materialien, wie Glas, Mika, Schiefer, Porzellan, ist die äußerste Schale vollständig besetzt, und es besteht fast keine Möglichkeit, Elektronen aus der äußersten Schale zu verlieren. Daher sind in diesen Materialien kaum freie Elektronen vorhanden.
Daher können diese Materialien keinen Strom leiten, andernfalls wäre ihre elektrische Leitfähigkeit sehr gering. Solche Materialien werden als Nichtleiter oder elektrische Isolatoren bezeichnet. Die Natur der Elektrizität ist, durch einen Leiter zu fließen, wenn eine elektrische Spannungsdifferenz darauf angewendet wird, aber nicht durch Isolatoren, selbst wenn eine hohe elektrische Spannungsdifferenz darauf angewendet wird.

Quelle: Electrical4u

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