Das elektromagnetische Relais
Ein kleiner Steuerstrom schaltet einen leistungsstarken 400-V-Motor.
Blaue Kugeln stehen für Elektronen, die im äußeren Gleichstromkreis vom Minuspol zum Pluspol driften. Mehr Kugeln, die pro Sekunde eine Stelle passieren, versinnbildlichen einen größeren Strom. Die Animation zeigt keine maßstäbliche Elektronengeschwindigkeit. Reale Elektronen sind gleich groß.
Wie schnell bewegen sich Elektronen wirklich?
Die gerichtete Driftbewegung der Elektronen ist langsam. Ein Beispiel: In einem Kupferdraht mit 1 mm² Querschnitt ergibt sich bei 8 A eine Driftgeschwindigkeit von etwa 0,59 mm pro Sekunde. Trotzdem kann ein großer Strom fließen, weil sehr viele Elektronen gleichzeitig Ladung transportieren. Die Stromstärke ist die Ladungsmenge pro Zeit: I = ΔQ / Δt.
Für denselben Leiter gilt: Je größer die Driftgeschwindigkeit, desto größer der Strom (I = n · e · A · vd). Die hohe Geschwindigkeit elektrischer Signale ist davon zu unterscheiden: Änderungen des elektromagnetischen Feldes breiten sich entlang der Leitung sehr schnell aus. Der Motor muss deshalb nicht warten, bis ein einzelnes Elektron von der Spannungsquelle zu ihm gewandert ist.
Quellen: Uni Wuppertal: Elektrische Stromstärke · OpenStax: Current. Der Arbeitsstromkreis zeigt ein 400-V-Gleichstrommodell.