Wie erzeugt Elektrizität Wärme und wohin gehen die Elektronen?

Wenn Elektronen durch einen Leiter fließen, unterliegt dies einem Widerstandsverlust, der die unglückliche Fähigkeit besitzt, Wärme aus diesem Strom zu erzeugen, so dass am anderen Ende des Leiters gegenüber der Stromquelle weniger Strom verbleibt.

Was passiert mit dem Elektron, wenn durch Wärme Strom verloren geht? Ich meine, was bleibt davon übrig? Ich denke, Wärme wird durch Reibung verursacht, aber das bedeutet nicht, dass das Elektron nicht bis zur Last des Leiters durchwandern kann, oder was?

Die Elektronen "gehen" nirgendwo hin und der Strom (der Nettostrom der Elektronen) geht nicht durch Wärme "verloren". Die Elektronen gewinnen jedoch Energie durch Anlegen eines elektrischen Feldes und können diese Energie durch unelastische Wechselwirkungen mit den anderen Teilchen (Kernen) im Leiter verlieren. Der Energieverlust erfolgt in Form einer zufälligen Vibrationsbewegung, was nur eine andere Art ist, "Wärme" zu sagen.

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Nein, durch Wärme geht kein Strom verloren. Der gleiche Strom fließt an einem Ende eines Drahtes, der am anderen Ende herausfließt, unabhängig davon, wie viel Wärme im Draht (oder einem anderen Widerstand) abgeführt wird.

Energie wird gespart, da der Widerstand mal der Strom einen Spannungsabfall verursacht. Diese Spannung mal Strom ist Leistung, die der Schaltung entnommen wird und den Widerstand erwärmt. Der Spannungsabfall im Widerstand bedeutet, dass dem Rest der Schaltung weniger Spannung zur Verfügung steht, der Strom durch die gesamte Schleife jedoch gleich ist.

Dies ähnelt einer Turbine, die von Hochdruckwasser angetrieben wird. Aus der Turbine tritt die gleiche Menge Wasser aus wie ein, es besteht jedoch ein Druckunterschied zwischen dem Eingangsstrom und dem Ausgangsstrom. Diese Druckdifferenz (analog zur Spannung) multipliziert mit dem Wasserfluss (analog zum Strom) repräsentiert die geleistete Arbeit, die zum Drehen der Turbine führt.

Elektronen sind Teilchen mit ganz besonderer Natur. Sie verhalten sich wie eine Sache mit Masse und Geschwindigkeit und wenn sie mit anderen Partikeln kollidieren, erzeugen sie Wärme. Eine andere Natur von Elektronen ist das Magnetfeld, das die Elektronen begleitet, wenn sie ihre Richtung ändern. Diese einzigartige Natur, die in keinem anderen Teilchen als in Elektronen zu finden ist, macht die wahre Magie.

Elektronen verschwinden also nicht, nachdem sie verwendet wurden, sondern kehren nach der erforderlichen Arbeit zu ihrem ursprünglichen Absender zurück. Sie sind wie Arbeiten mit besonderen Fähigkeiten, wenn ihr Manager sie für eine besondere Aufgabe sendet, indem er ihnen einige Anreize gibt, und sie kehren nach Beendigung ihrer zugewiesenen Aufgabe wieder zu demselben Manager zurück, wenn er sie mit den entsprechenden Anreizen zu einer anderen Aufgabe zurückschicken kann.

Wenn wir zum Beispiel einen Motor zum Drehen benötigen, fragt das Netzteil (der Manager) den Motor (den Kunden), wie viel Arbeit er für eine Sekunde drehen muss. Der Motor berechnet dies, indem er misst, wie viel Drehkraft er benötigt, um den mechanischen Widerstand der rotierenden Teile zu überwinden und sie dann mit der erforderlichen Geschwindigkeit zu drehen.

Zu wissen, dass sich bewegende Elektronen in einem Magnetfeld eine rotierende Kraft erzeugen, die jetzt benötigt wird, sendet die richtige Menge an Elektronen (Arbeiten) für diese Sekunde, die in der Lage sind, die erforderliche rotierende Kraft zu erzeugen, wenn sie das interne Magnetfeld des Motors abschneiden. Diese Menge an Elektronen in einer Sekunde ist die Stromstärke, und um weitere Sekunden lang fortzufahren, sollte die Stromversorgung (der Manager) die Kraft haben, jede Sekunde dieselbe Menge zu senden, damit sie die erforderlichen Anreize hat, die erforderliche Menge zu erzwingen (zu überzeugen) von Elektronen, um zum Kunden zu gehen und die erforderliche Arbeit zu erledigen.

Die Anreize können auch ein anderes Magnetfeld sein, aber dieses Mal wird an die Elektronen in der Stromversorgung angelegt (der Manager bringt ihre Arbeit in eine sehr angespannte Situation, die sie zwingt, vorwärts zu gehen). Dieses Magnetfeld wird an die Elektronen angelegt, während sie sich mit drehen Eine andere Energieform wie Wasser fällt oder unter Druck stehender Wasserdampf.

Um die Elektronen (die Arbeiten) weiter zu senden, muss der Manager weiterhin die Anreize zahlen (kochendes Wasser zum Beispiel zur Erzeugung von Wasserdampf). Deshalb müssen wir irgendeine Art von Energie verbrauchen, um elektrische Energie zu erzeugen.

Nach heutigem Verständnis und in den einfachsten Begriffen wird der Widerstand eines Leiters durch Kollision von Elektronen mit kollektiven Schwingungen des Atomgitters von Metallen, sogenannten "Phononen", verursacht. Gitterschwingungen können als "Gas der Phononen" betrachtet werden, das tatsächlich die Temperatur eines Leiters bestimmt / definiert, und daher gilt jede klassische Thermodynamik. Bei Kollisionen verlieren die treibenden Elektronen ihre Energie, so dass ein externes elektrisches Feld erforderlich ist, um ihren Fluss aufrechtzuerhalten. Weitere Erklärungen finden Sie in diesem schönen Wikipedia-Artikel " Elektrischer Widerstand und Leitfähigkeit ".