Level 2
Level 2 setzt Schulmathematik voraus. Geeignet für Schüler.
Formel: Elektrische Stromdichte im E-Feld Ladungsträgerdichte Driftgeschwindigkeit
\[ j ~=~ n \, q \, v_{\text d} \] \[ j ~=~ n \, q \, v_{\text d} \] \[ n ~=~ \frac{j}{ q \, v_{\text d} } \] \[ v_{\text d} ~=~ \frac{j}{q\,n} \] \[ q ~=~ \frac{j}{ n \, v_{\text d}} \] Formel umstellen
Elektrische Stromdichte
\( j \) Einheit \( \frac{\text A}{\text m}^2 \) Elektrische Stromdichte ist die Ladungsmenge, die innerhalb einer bestimmten Zeit eine Querschnittsfläche durchquert. Die Stromdichte ist umso größer, je größer die Ladungsträgerdichte \(n\) und Driftgeschwindigkeit \(v_{\text d}\) der Ladungsträger (z.B. Elektronen) ist.
Ladungsträgerdichte
\( n \) Einheit \( \frac{1}{\text{m}^3} \) Anzahl der Ladungen pro Volum, z.B. Anzahl der Elektronen pro Volumen (in diesem Fall spricht man von der Elektronendichte).
Driftgeschwindigkeit
\( v_{\text d} \) Einheit \( \frac{\text m}{\text s} \) Das ist die Geschwindigkeit der Elektronen aufgrund des angelegten elektrischen Feldes \(E\). Im Gegensatz zur thermischen (ungerichteten) Geschwindigkeit der Elektronen führt die Driftgeschwindigkeit zur gerichteten Bewegung der Elektronen und trägt zur Stromdichte \(j\) bei.
Ladung
\( q \) Einheit \( \text{C} \) Elektrische Ladung eines Ladungsträgers, der zur Stromdichte beiträgt. Im Fall eines Elektrons als Ladungsträger, beträgt die Ladung: \( q ~=~ -1.602 \cdot 10^{-19} \, \text{C} \).