Lernsequenz: Elektrische Grundgrößen

Lernobjektgruppe der Lerneinheit: Was ist Elektrizität

Erzeugung von frei-beweglichen Elektronen

Im folgenden ist kurz erklär, welche Möglichkeiten es gibt, frei bewegliche Elektronen zu erzeugen.

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Durch die sog. Ionisation lassen sich frei bewegliche Elektronen erzeugen. In diesem Verfahren werden durch hochenergetische Strahlung bei hohen Temperaturen aus den Elektronenhüllen von gasförmigen Moleküle bzw. -atomen Elektronen herausgeschlagen (das Gas wird hierbei ionisiert), so dass die Teilchen des Gases ionisch (d.h. geladen) und außerdem freie Elektronen vorhanden sind.

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Mit Hilfe der sog. Glühemission lassen sich ebenfalls frei bewegliche Elektronen erzeugen. Hierbei wird ein Metalldraht so erhitzt, dass den sogenannten Leitungs-Elektronen soviel Energie zugeführt wird, um das Metall- bzw. Metallatom zu verlassen. Mit Hilfe eines elektrischen Feldes können die “herausgeschlagenen” Elektronen in eine bestimmte Richtung abgelenkt werden, wobei der Glühdraht die Kathode der Elektronenbewegung ist.

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Ein anderes Verfahren zur Erzeugung von frei-beweglichen Elektronen ist das sog. Feldemission-Verfahren. Dabei wird ein Körper (in der Regel ein Metall)  in ein sehr hohes elektrisches Feld gebracht, das die Wechselwirkung der äußeren Elektronen mit dem positiv geladenen Atomkern vermindert, so dass einzelne Elektronen den Körper (aus der Elektronenhülle) ganz verlassen können.

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Eine bekannte Erzeugung von frei beweglichen Elektronen kennt inzwischen fast jeder. Durch den sog. Photoeffekt wird aus einem Halbleiter ein Elektron durch die Energie des Lichtes aus dem Leitungsband herausgeschlagen.