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SG017a Ladungstransport und Stromrichtung

Stromstärke

elektrische Ladung

Glossar

Physik für Schülerinnen und Schüler

Ein elektrischer Strom ist im einfachsten Fall die Bewegung (das Fließen) von elektrischen Ladungen. Sprachlich falsch wäre es zu behaupten, dass ein elektrischer Strom bewegte elektrische Ladungen sei. (Dann müsste "ein Strom ja Ladungen sein".)

Es wird definiert:

Außerhalb einer Stromquelle soll der elektrische Strom vom Pluspol zum Minuspol fließen (technische Stromrichtung).

Im Inneren der Stromquelle muss er dann vom Minus- zum Pluspol weiterfließen. Andererseits wissen wir, dass in einem metallischen Leiter, wie einem Kupferdraht, negative Elektronen "den Strom transportieren", aber sie fließen außerhalb der Stromquelle vom Minus- zum Pluspol, also immer entgegengesetzt zum Strom (obere Zeichnung).

Wäre es nicht sinnvoll eine Stromrichtung umgekehrt zu definieren, damit Stromrichtung und Flussrichtung der transportierenden Ladungen überein stimmen?

Argumente:

1. Alle einschlägigen physikalischen Gesetze sind mit der (technischen) Stromrichtung formuliert.

2. Man hätte nichts gewonnen. Denn es gibt andere Leiter, bei denen der Strom durch positive Ladungen transportiert wird (z.B. bestimmte Halbleiter; untere Zeichnung).

Dann wären nach der neuen Definition Stromrichtung und Flussrichtung der positiven Ladungen wieder entgegengesetzt.

3. Und es gibt andere Leiter (z.B. eine Lösung von Kochsalz in Wasser), bei denen der Strom gleichzeitig teils durch positive  Ladungen, teils durch negative Ladungen transportiert wird. Bei unserer Kochsalzlösung sind das posive Na-Ionen und negative Cl-Ionen mit entgegengesetzter Flussrichtung.

4. Und es gibt andere Leiter (z.B. Halbleiter-Dioden), bei denen der Strom auf einem bestimmten Streckenabschnitt durch positive Ladungen (so genannte Löcher) und auf einem anderen durch negative Elektronen transportiert wird.

Beiden Ladungssorten kann man es nicht gleichzeitig Recht machen. Bleiben wir lieber bei der üblichen Definition der (technischen) Stromrichtung. Aus dieser Überlegung folgt auch, dass es keinen Sinn macht, eine "physikalische" Stromrichtung zu definieren, wie das in manchen Schulbüchern geschieht.

Es soll auch angemerkt werden, dass es elektrische Ströme gibt (z.B. Verschiebungsströme oder Magnetisierungsströme), die sich überhaupt nicht auf die Bewegung von Ladungen zurückführen lassen.

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( Mai 2014 )