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Damit in einem Stoff ein elektrischer Leitungsprozess stattfinden kann, muss er frei bewegliche Ladungsträger (Ionen) enthalten, Elektronen). Zusätzlich ist eine elektrische Spannung (Spannung, elektrische Potentialdifferenz, elektrischer Druck oder elektrische Spannung ist die Differenz der elektrischen Potentialenergie zwischen zwei Punkten pro elektrischer Ladung). (elektrisches Feld) muss daran angelegt werden.
Die Ladungsträger bewegen sich zur Elektrode entgegengesetzt zu ihrer Ladung. Ihre Bewegung ist gerichtet und daher fließt ein elektrischer Strom. Die Stromintensität ergibt sich aus der Summe der Stromstärken der negativen Ladungsträger und der positiven Ladungsträger. Metalle können sich von Anfang an frei im Metall bewegen. Diese frei beweglichen Ladungsträger sind die gespaltenen Außenelektronen der Atome, die das Ionengitter in Metallen bilden. Die Elektronen bewegen sich auf den positiven Pol zu (Anziehung), gleichzeitig fließen Elektronen aus dem negativen Pol (Freisetzung, wegen Überschuss). Die Bewegung der Elektronen wird gerichtet und es fließt ein Strom. Bevor ein elektrischer Strom (An electric current is a flow of electric charge) in einer Flüssigkeit fließt, müssen chemische Prozesse stattfinden. Die Dissoziation der Elektrolyte (Substanzen mit Ionenbeziehungen) im Wasser führt zu frei beweglichen, positiven und negativen Ionen. Im elektri
schen Feld wandern die Ionen immer zur Elektrode, die ihrer Ladung (Anziehung) entgegengesetzt ist. Die Bewegung der Ionen wird gesteuert und somit fließt ein Strom. An den Elektroden werden die Ionen durch die Absorption oder Freisetzung von Elektronen entladen (neutralisiert). Dabei handelt es sich um die Trennung von Stoffen. Gase sind Stoffe, die aus elektrisch neutralen Partikeln bestehen. Durch die Zufuhr von Energie können Ionen und Elektronen gebildet werden, die im Gas frei beweglich sind. Moleküle werden durch Energieversorgung in positiv geladene Teilchen (Ionen) und negativ geladene Teilchen (Ionen) gespalten. Das negative Ion (Ein Ion ist ein Atom oder ein Molekül, in dem die Gesamtzahl der Elektronen nicht gleich der Gesamtzahl der Protonen ist, was dem Atom oder Molekül eine positive oder negative elektrische Nettoladung verleiht) verbindet sich mit einem Atom (Ein Atom ist die kleinste Bestandteileinheit der gewöhnlichen Materie, die die Eigenschaften eines chemischen Elements aufweist) mit der Freisetzung eines Elektrons. Das positiv geladene Ion und das Elektron (das Elektron ist ein subatomares Teilchen, Symbol oder, mit einer negativen elementaren elektrischen Ladung) wandern jeweils zur Elektrode gegenüber ihrer Ladung (Anziehung). Die Bewegung der positiv geladenen Ionen und Elektronen wird gerichtet und somit fließt ein Strom. Die Elektronen sind an regelmäßig angeordnete Atome gebunden. Durch die Energieversorgung (Erwärmung, Belichtung) können Elektronen aus der Kristallstruktur gelöst werden und positive “Löcher” (defekte Elektronen) hinterlassen. Die Elektronen und die defekten Elektronen bewegen sich in eine Richtung, die der Elektrode entgegengesetzt zu ihrer Ladung ist. Es fließt ein Strom. Die elektrische Leitfähigkeit (Elektrischer Widerstand ist eine intrinsische Eigenschaft, die angibt, wie stark ein bestimmtes Material dem Stromfluss entgegenwirkt) kann durch Dotierung (Einbau von Fremdatomen in einen reinen Halbleiter (Halbleiter sind kristalline oder amorphe Feststoffe mit ausgeprägten elektrischen Eigenschaften) Kristall) erhöht werden, da zusätzliche Ladungsträger freigesetzt werden. In einem Vakuum ist ein elektrischer Leitungsprozess nur möglich, wenn Elektronen in das Vakuum gebracht und in einem elektrischen Feld beschleunigt werden (Ein elektrisches Feld ist ein Vektorfeld, das jedem Punkt im Raum die Coulomb-Kraft zuordnet, die pro Einheit elektrischer Ladung durch eine winzige Testladung an diesem Punkt erfahren würde). Dazu wird ein Metall oder ein Metalloxid in das Vakuum eingebracht und durch Erwärmen oder Aussetzen verlassen die frei beweglichen Elektronen des Ionengitters im Metall (Oxid) das Vakuum (höhere kinetische Energie (in der Physik ist die kinetische Energie eines Objekts die Energie, die es aufgrund seiner Bewegung besitzt) nach der Energieversorgung). Die Elektronen wandern gerichtet zum Pluspol der Elektrode (Eine Elektrode ist ein elektrischer Leiter, der dazu dient, mit einem nichtmetallischen Teil einer Schaltung (z.B.) Kontakt aufzunehmen. Es fließt ein Strom.