Physik Vortrag - Elektrische Leitungsvorgänge

Ich habe diesen Vortrag letzte Woche für mein Physik Leistungskurs vorbereitet. Es handelt sich heirbei nur um ein 10 Minuten Vortrag aber dieser verschafft ein bisschen Durchblick in der Materie.

Elektrische Leitungsvorgänge

Vorraussetzung
Damit es in einem Stoff zu einem elektrischen Leitungsvorgang kommt, müssen in ihm freie bewegliche ladungsträger vorhanden sein. Also Elektronen oder Ionen. Außerdem muss eine Spannungsquelle anliegen.

Wenn an einen Stoff eine elektrische Spannung angelegt wird, so wird dieser Stoff einem elektrischen Feld ausgesetzt und die im Stoff befindlichen beweglichen Ladungsträger zur Bewegung angeregt. Dabei bewegen sich die Ladungsträger stets zur entgegengesetzt geladenen Elektrode. Da sich die Elektronen oder Ionen immer mit einer Driftgeschwindigkeit zur Elektrode bewegen, spricht man von einem Stromfluss.

Leitungsvorgänge im Metall
Im Metall sind zu Beginn freie Ladungsträger vorhanden, die sogenannten Elektronen. Diese haben eine thermische Bewegung, die "zitterartig" um das Proton umherschwirren. Erhöht man die Temperatur des Metalls, so wird diese thermische Bewegung verstärkt und das Metall hat einen größeren Widerstand, da durchfließende Elektronen eher beim vorbeifließen gehindert werden können. Elektronen bewegen sich zur positiven Pol (durch Anziehung) und aufgrund dieser Bewegung kann man vom Stromfluss reden.

Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten (Elektrolyse)
Bevor in einer Füssigkeit ein elektrischer Strom fließen kann, müssen erst chemische Vorgänge stattfinden. Eine Frage, die sich jetzt stellt wäre, warum das herkömmliche Leitungswasser den elektrischen Strom leitet?! Die Antwort liegt auf der Hand und zwar weil in unserem Leitungswasser Salze und andere Stoffe beigemengt sind, was bei destilliertem Wasser nicht der Fall ist und dieses "Wasser" somit auch keinen elektrischen Strom leiten kann.

Fügt man so zum Beispiel in eine Wanne, dessen eine Seite mit einer Kathode und die andere Seite mit einer Anode verbunden ist, mit destilliertem Wasser und fügt dann noch Natriumchlorid hinzu, so dissoziiert dieser NaCl Kristall in Na (Natrium) und Cl (Chlor), wobei das Natriumion eine positive Ladung trägt und das Chlorion eine negative. Aufgrund der nun verschiedenen Ladungen, bewegen sich die Ionen zur jeweils entgegengesetzt geladenen Elektrode. Also die Natriumionen zur Anode und die Chlorionen zur Kathode. Aufgrund der beweglichkeit der Ionen, kann man hier wiederrum vom elektrischen Stromfluss reden.


Das ist bis jetzt nur ein Ausschnitt von 2 Stoffen, von weiteren drei, über die ich mich informiert habe. Und zwar habe ich noch die Leitfähigkeit im Gas, in Halbleitern und im Vakuum.

Falls noch Interesse besteht, dann werde ich das hier noch vervollständigen, aber wenn die Nachfrage gering ist bzw. gar nicht da ist, will ich mir nicht unbedingt so viel Tipparbeit machen. (Heute zumindest nicht *fg*)

Was haltet ihr soweit von dem Referat und mich interessiert persönlich, wie die Leitfähigkeit in Plasma ist?

Dein Referat erscheint mir recht umfangreich (du sagtest, dass dies nur ein Auschnitt sei!). Wenn du das Referat nicht nur zügig vorlesen willst, dann solltest du genau überlegen, ob du diesen Stoff wirklich in 10 Minuten präsentieren willst. Man könnte mit diesen Lerninhalten auch locker eine Schulstunde füllen (je nachdem, wie groß das Vorwissen der Schüler ist - vieleicht soll es ja nur eine Zusammenfassung von bereits gelernten Stoff werden). Ich würde lieber weniger Stoff durchnehmen und diesen dafür besser erklären. Allerdings weiß ich nicht, welche Vorgaben du vom Lehrer bekommen hast.

Nun möchte ich zu einzelnen Abschnitten Kommentare abgeben:

Leitungsvorgänge im Metall
Im Metall sind zu Beginn freie Ladungsträger vorhanden, die sogenannten Elektronen. Diese haben eine thermische Bewegung, die "zitterartig" um das Proton umherschwirren.

Was bedeutet "zitterartig". Ich befürchte, dass dies die Schüler verwirren könnte. Es genügt, wenn du schreibst, dass im Metall frei bewegliche Ladungsträger vorhanden sind. Mit einer Abbildung könntest du erläutern, was damit gemeint ist.

Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten (Elektrolyse)
Bevor in einer Füssigkeit ein elektrischer Strom fließen kann, müssen erst chemische Vorgänge stattfinden. Eine Frage, die sich jetzt stellt wäre, warum das herkömmliche Leitungswasser den elektrischen Strom leitet?!

Welche chemische Vorgänge müssen denn stattfinden? Das wird nicht erklärt. Die nachfolgende Frage hat keinen direkten Bezug auf den ersten Satz. Zuerst solltest du die chemischen Vorgänge erläutern (Vermutlich meinst du die Ionenbildung.)

Sei mir nicht böse, aber ich hatte an manchen Stellen den Eindruck, dass du einzelne Satzteile irgendwo abgeschrieben (bzw. umformuliert hast) ohne diese vollständig verstanden zu haben (du darfst mir gerne widersprechen, wenn ich mich hier getäuscht habe). Falls ich aber doch recht habe empfehle ich dir in VERSCHIEDENEN Büchern nachzulesen. So kannst du ein umfassendes Bild von der Materie bekommen und hast es dann einfacher, den Stoff verständlich zu formulieren. Ich weiß, das dies keine Aufgabe ist, besonders im Fach Physik.

Zum Schluss noch ein wichtiger Hinweis: Elektrische Leitungsvorgänge können nur verstanden werden, wenn der Atomaufbau bekannt ist. Im Leistungskurs Physik kann man annehmen, das dieses Wissen bei den Schülern vorhanden ist (das Bohr'sche Atommodell ist ausreichend). Falls nicht, dann wäre es sinnvoll eine Abbildung des Bohr'sche Atommodell mitzubringen. Das könnte bei vielen Erläuterungen hilfreich sein.

Ich habe deinen Beitrag recht kritisch bewertet, das ist aber nicht böse gemeint. Ich möchte nur, dass dein Referat gut wird.

Hallo kengi.

Das mit der "zitterartigen" Bewegung war so gemeint, dass die Elektronen nicht auf einer geraden bahn um das Atom umherschwirren. Dazu habe ich auch ein Tafelbild vorbereitet, wo das einem deutlich wird. Dazu habe ich noch die vektorielle Schreibweise, die verdeutlicht, dass das Elektron am Ausgangspunkt wieder ankommt. Da wenn man die Richtungsvektoren addiert, ein Wert mit 0 rauskommt.

Zur Elektrolyse und den chemischen Verbindungen hast du richtig vermutet, dass eine Ionenbindung stattfindet. Bei der sich die polaren Wasserionen an die (vorhin dissoziierten Natrium- und Chlorionen) binden.

Wie gesagt, das Thema geht nicht soo genau ins Detail, die Vorgabe meines lehrers war eigentlich ein 5 Minuten Referat, was eine kleine Einleitung in die Materie sein soll, konnte mit ihm noch ausmachen, dass ich ein bisschen mehr Zeit in Anspruch nehmen kann, da wie ich finde das Thema schon ein wenig umfangreicher ist.

Darf ich dich kengi fragen, wieso du dich so gut auskennst. Ich freue mich über Kritik, denn so kann ich schließlich was dazulernen

Wie sieht es denn nun im Plasma aus?

Ein Plasma ist ein (teilweise) ionisiertes Gas und hat eine gute elektrische Leitfähigkeit. Plasma wird auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet (fest - flüssig - gasförmig - Plasmazustand).

Genauere Informationen findest du hier:
Was ist ein Plasma?
Leitungsvorgänge in Gasen (Powerpointpräsentation)

Du hast gefragt, warum ich mich in Physik so gut auskenne. Ich bin Nachhilfelehrer und unterrichte die Fächer Mathematik und Physik.