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Grundlagen der Elektrotechnik
Elektrische Grundgrößen
Aufbau der Materie
Atommodell
Ladungsträger, Elementarladung
Atome sind bekanntlich die kleinsten Bausteine der Elemente, von denen man heute ca. 100 kennt. Elemente sind z. B.: Aluminium, Kupfer, Silber. Der Aufbau des Atoms wird hier nur insoweit besprochen, wie es für das Verstehen der Vorgänge in der
Elektrotechnik notwendig ist.
Das Atom besteht aus dem Atomkern und der Atomhülle.
Der Atomkern selbst besteht aus zwei unterschiedlichen Elementarteilchen:
Den Protonen und den Neutronen. Diese werden als Nukleonen bezeichnet.
Protonen sind positiv elektrisch geladen.
Neutronen sind elektrisch neutral.
Proton
Neutron
Elektron
In der Atomhülle bewegen sich die sogenannten Elektronen um den Atomkern. Der
Atomkern besteht aus Neutronen und Protonen.
} Nukleonen
+ +
+
Elektronen sind negativ elektrisch geladen.
Die elektrischen Ladungen von Proton und Elektron sind gleich groß und heben einander nach außen auf.
Das gesamte Atom ist nach außen hin elektrisch neutral.
Es gilt deshalb die Regel:
Zahl der Elektronen in der Hülle = Zahl der Protonen im Kern.
Das Atommodell erinnert uns an die Sonne und ihre Planeten.
Aufbau eines Wasserstoffatoms:
Vereinfachte Darstellung
Die Elektronen bewegen sich auf unterschiedlichen
Bahnen
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Grundlagen der Elektrotechnik
Elektrische Grundgrößen
Aufbau der Materie
Atommodell
Ladungsträger, Elementarladung
Aluminiumatom 13 Elektronen 13 Protonen
Siliziumatom 14 Elektronen 14 Protonen
Valenzelektronen:
Wie aus den beiden Beispielen des Aluminium- und Siliziumatoms zu erkennen ist, sind die Elektronen
auf verschiedene Schalen verteilt.
Für das chemische Verhalten eines Stoffes sind die Elektronen der äußersten Schale maßgebend. Diese
Elektronen bestimmen die chemische Wertigkeit eines Stoffes und werden deshalb als Valenzelektronen
bezeichnet (Valenz = Wertigkeit).
● Die Elektronen der äußersten Schale bezeichnet man als die Valenzelektronen.
Siliziumatom
Die äußerste Schale wäre mit 8
Elektronen vollbesetzt. (Edelgaszustand)
14 Protonen
Valenzelektronen
14 Elektronen
Leere Plätze auf den
"Edelgaszustand"
Ionen:
Gibt z. B. ein Siliziumatom ein Elektron ab, so überwiegt die Anzahl der Protonen im Kern und somit die
positive Ladung im Kern.
(14 Protonen, 13 Elektronen).
● Überwiegt die Anzahl der Protonen ist das Atom ist ein positives Ion.
Nimmt das Atom ein Elektron von einem anderen Atom auf, dann überwiegt die negative Ladung in der
Hülle.
(14 Protonen, 15 Elektronen).
● Überwiegt die Anzahl der Elektronen ist das Atom ist ein negatives Ion.
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