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Elektrizittsleitung 



liehen Leiter nur in einzelnen Fllen be- 

 rechnet werden. 



Der praktisch wichtige Fall des Aus- 

 breitungswiderstandes unter verschiedenen 

 Bedingungen ist gengend genau von 

 Maxwell, Rayleigh und Kirchhoff stu- 

 diert. Ferner sind die Gesamtwiderstnde 

 einer Anzahl einfacher Krper durch die 

 mathematische Analyse ermittelt worden. 



7. Die Elektronentheorien der Elek- 

 trizittsleitung. Wir knnen im folgenden 

 nicht die grndliche mathematische Kennt- 

 nisse erfordernden strengen Ableitungen der 

 Formeln geben, sondern begngen uns 

 damit, dieselben, soweit mglich, zu veran- 

 schaulichen. 



W. Weber hat 1862 die Hypothese aufge- 

 stellt, da positiv geladene kleinste Teile von 

 einem Molekl zum anderen geschleudert wer- 

 den und so die Elektrizittsleitung vermitteln. 

 W. Giese hat dann angenommen, da 

 wie in Elektrolyten, so in den Metallen die 

 Elektrizitt an Atome, also in Ionen, ge- 

 bunden sei. Die Versuche von E. Riecke 

 (vgl. S. 348) zeigten aber, da diese An- 

 nahme unhaltbar ist. Die eigentliche 

 Elektronentheorie konnte erst entwickelt 

 werden, nachdem durch die Forschungen 

 von W. Crookes, Ph. Lenard, J. J. 

 Thomson etwa 1898 das Vorhandensein 

 von negativen Elektrizittsmengen in be- 

 stimmten kleinsten Mengen Elementar- 

 quanten oder Quanten, Elektronen (J. 

 Stoney) nachgewiesen war. Die Messungen 

 von J. J. Thomson und H. A. Wilson 

 haben dann zuerst direkt die elektrische 

 Ladung dieses Elektrizittsatoms gegeben, 

 und die berraschenden Tatsachen der 

 Radioaktivitt (vgl. den Artikel Radio- 

 akt i v i t t") haben endgltig das Vor- 

 handensein freier diskreter Elektronen oder 

 Quanten negativer Elektrizitt bewiesen. Die 

 andere Grundlage der Elektronentheorie 

 bilden die Prinzipien und Stze der kine- 

 tischen Gastheorie (vgl. den Artikel Kine- 

 tische Theorie der Materi e"). 

 Die von K r n i g und C 1 a u s i u s be- 

 grndete, von Maxwell und B 1 1 z - 

 mann mit grter mathematischer Schrfe 

 ausgebaute Theorie der Bewegungen (kine- 

 tische Theorie) der freien Atome und Mole- 

 kle, die ein Gas bilden, war einige Zeit, 

 etwa von 1895 bis 1905, auer Mode ge- 

 kommen, weil manche physikalisch-chemische 

 Tatsachen sich krzer und prziser durch 

 einfache thermodynamisch-energetische Be- 

 trachtungen ableiten lieen. Die Ntzlich- 

 keit der anschaulichen kinetischen Betrach- 

 tungen und die Notwendigkeit, Diskonti- 

 nuitt in der Materie und in der Elektrizitt 

 anzunehmen, trat aber bald wieder klar 

 hervor, namentlich als man die oben er- 

 whnten Tatsachen aus der Elektrizitts- 



leitung in Gasen zu erklren suchte. Auch 

 die Strahlungstheorie, wie M. Planck sie 

 1906 entwickelt hat, fhrte wieder zu 

 statistischen oder Wahrscheinlichkeitsbe- 

 trachtungen und zur Annahme eines Ele- 

 mentarquantums der Elektrizitt zurck. 

 Dabei hat M. Planck die Grundannahmen 

 fr die Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen 

 erheblich erweitert und die Theorie der 

 sogenannten Energie quanten begrndet. 



1898 hat zuerst E. Riecke beide Theo- 

 rien, Existenz freier Elektronen und kine- 

 tische Gastheorie, vereinigt und die Eigen- 

 schaft eines Gases theoretisch studiert, 

 dessen kleinste Teile negative Elektrizitts- 

 atome oder Elektronen sind. Da aber ein 

 derartiges Gas insgesamt eine gewaltige 

 negative elektrische Ladung besitzt, so 

 kann es nur gemischt mit positiven Elek- 

 trizittsladungen existieren. Diese letzteren 

 knnen, wie alle Versuche gezeigt haben, 

 nicht von den Atomen getrennt werden. 

 Demgem knnen freie Elektronen bei 

 geringer Geschwindigkeit und in dauerndem 

 (stationren) Zustand nur mit und in Materie 

 existieren. Substanzen, in denen Elek- 

 trizittsmengen ohne Materie transportiert 

 werden, sind, wie frher auseinandergesetzt, 

 die Leiter; der Elektrizittstransport er- 

 folgt also durch Elektronen. Um dann dem 

 Unterschied zwischen Isolatoren, Halblei- 

 tern und Leitern Rechnung zu tragen, 

 sind zwei Annahmen mglich: 1. Nur 

 frei bewegliche Elektronen besorgen 

 die Elektrizittsleitung; ihre Zahl istver- 

 schieden und bedingt hauptschlich den Unter- 

 schied in der Leitfhigkeit bei den verschie- 

 denen Substanzen und Temperaturen. 2. Alle 

 Elektronen knnen den elektrischen Strom 

 leiten, nur ist ihre Beweglichkeit verschieden. 

 - Die erste Annahme ist die der bisher ein- 

 gehender mathematisch durchgebildeten Elek- 

 tronentheorien. Die freien Elektronen kn- 

 nen dem elektrischen Potentialgeflle auf 

 mehr und minder kurze Strecken folgen 

 und wandern wie die negativen Ionen nach 

 der Anode. Hindernisse auf ihrem Weg 

 sind die ruhenden Atome des festen Metalles. 

 Diese letzteren haben, wie die Definition 

 des festen Krpers verlangt, eine bestimmte 

 Ruhelage, um die sie Schwingungen aus- 

 fhren knnen. 



Auf diese, soweit sie eben Elektronen 

 verloren haben, positiv geladenen Atome 

 stoen die Elektronen und werden dann 

 zum Teil festgehalten, zum Teil wieder 

 zurckgeworfen oder mit Ablenkung 

 (Scattering) durchgelassen. 



Die Strecke, auf der die Elektronen sich 

 frei bewegen knnen, bezeichnet man als 

 mittlere Weglnge 1. Auf dieser erfahren 

 die Elektronen mit der Ladung c und der 

 Masse m eine Beschleunigung b durch die 



