Extra Tip - Dynamik komplexer Fluide

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Extra Tip
Frag' den Wissenschaftler
Wie kann ein Kabel Strom leiten?
Foto: irisblende.de
Die Antwort gibt Dr. Masoud Sohaili.
Die Antwort:
Bei dem Wort „Strom“ denkt man vielleicht auch an einen Wasser- oder Gasstrom, der in eine
bestimmte Richtung fließt. Wenn man nun vermutet, dass auch beim elektrischen Strom etwas fließt,
so fällt es sicherlich schwer, sich vorzustellen, wie in einem festen Draht etwas fließen soll, denn der
Draht ist ja nicht hohl wie etwa eine Wasser- oder Gasleitung.
Um das zu verstehen, muss man sich einen Draht - beispielsweise einen Kupferdraht - vergrößert
vorstellen, und zwar so groß, dass man seinen Aufbau aus den kleinsten Teilchen, den Kupferatomen,
erkennen kann. Diese Kupferatome bestehen aus dem Atomkern und den Elektronen, die sich um den
Atomkern bewegen. Kupferatome, also Metallatome, haben die Eigenschaft, dass sie leicht Elektronen
freigeben können. Solche freigewordenen Elektronen bewegen sich in den Freiräumen zwischen den
Atomen.
Der elektrische Strom besteht demnach aus freien Elektronen, die in einer Richtung durch eine
Leitung fließen. Denken wir beispielsweise an eine Wasserleitung: das Leitungswasser fließt, weil es
einem Druckgefälle nachgibt. Also muss man bei einer elektrischen Leitung ebenfalls so etwas wie
ein Druckgefälle aufbauen. Dazu muss man auf der einen Seite der Leitung einen
Elektronenüberschuss (elektrisch negativ) und auf der anderen Seite einen Elektronenmangel
(elektrisch positiv) erzeugen.
Die Größe dieses „Druckunterschieds“ nennt man Spannung. Die physikalische Einheit der
elektrischen Spannung ist Volt (nach Alessandro Volta 1745-1827). Da die Elektronen alle gleich
geladen sind, stoßen sie sich ab und fließen von dem Ende mit dem Elektronenüberschuss zu dem
Ende mit dem Elektronenmangel: es fließt ein elektrischer Strom.
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01/16/2014 11:16 AM
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Der Wissenschaftler:
Dr. Masoud Sohaili (32) studierte im Iran Physik. Nach einem einjährigem Aufenthalt in Triest/ Italien
am ICTP wechselte er zur Universität Konstanz, wo er über die Benetzung von Quantengasen
promovierte. Seit Dez. 2004 erforscht er am MPI für Dynamik und Selbstorganisation in der Abteilung
„Dynamik komplexer Fluide“ die feuchten Granulate.
„Frag’ den Wissenschaftler“ mit Unterstützung des Max-Planck Institutes für Dynamik und
Selbstorganisation
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