Elektron

Ein Elektron ist ein negativ geladenes, subatomares Teilchen. Es kann entweder frei (nicht zu einem Atom gehörend) oder an den Nukleus (Kern) eines Atoms gebunden sein. Elektronen in Atomen bewegen sich in Kugelschalenbahnen in unterschiedlichen Abständen oder Radien. Sie repräsentieren Energiezustände. Je größer die Kugelschale ist, desto mehr Energie ist im jeweiligen Elektron vorhanden.

In elektrischen Leitern ergibt sich der Stromfluss aus der Bewegung von Elektronen von Atom zu Atom einzeln und von negativen zu positiven elektrischen Polen im Allgemeinen. In Halbleitermaterialien entsteht der Strom auch als Bewegung von Elektronen. In einigen Fällen ist es aber einfacher, sich den Strom als Elektronendefizit von Atom zu Atom vorzustellen. Ein elektronenarmes Atom in einem Halbleiter wird ein Loch genannt. Löcher bewegen sich generell von positiven zu negativen elektrischen Polen.

Die Ladung eines einzelnen Elektrons wird als die elektrische Elementarladung bezeichnet. Sie hat negative Polarität. Die Ladung eines Elektrons ist genauso stark wie die Ladung an einem Proton oder einem Loch, ist aber gegensätzlich gerichtet. Die elektrische Lademenge wird normalerweise nicht an einem einzelnen Elektron gemessen, weil sie dort sehr gering ist. Stattdessen ist die Standardeinheit der elektrischen Lademenge das Coulomb, symbolisiert durch ein C, angegeben. Darin befinden sich ungefähr 6,24 x 10¹⁸ Elektronen. Die Elektronenladung, durch ein e symbolisiert, ist ungefähr 1.60 x 10^-19 C. Die Masse eines Elektrons im Ruhezustand, durch m_e ausgedrückt, entspricht in etwa 9,11 x 10^-31 Kilogramm (kg). Elektronen bewegen sich ungefähr mit einem Hundertstel der Lichtgeschwindigkeit. In einem Teilchenbeschleuniger können sie sogar annähernd Lichtgeschwindigkeit erreichen. Aufgrund relativistischer Effekte haben sie dann größere Masse.