Elektronenbeweging

Elektronenbeweging verwijst naar de beweging van elektronen onder invloed van krachten en in verschillende media. In atoomkernen zijn elektronen gebonden aan de kern en bewegen ze volgens de wetten van de quantummechanica; de belangrijkste beschrijving gaat uit van golffuncties en kansverdelingen die de waarschijnlijkheid aangeven waar een elektron zich bevindt. In metalen en andere geleiders kunnen elektronen vrijwel vrij door het rooster bewegen; deze vrije elektronen vormen samen een elektronengas en dragen bij aan elektrische stroom.

Bij toepassing van een extern elektrisch veld versnellen vrije elektronen in de richting van de veldlijn, waardoor een netto stroming ontstaat. De snelheid die hiermee samenhangt heet de driftsnelheid en wordt bepaald door de mobiliteit μ en het elektrische veld E, via v_d ≈ μE. De elektronen ondervinden botsingen met atomaire trillingen en onzuiverheden, waardoor hun beweging wordt afgeremd. De geleidbaarheid van een materiaal is ca. n e μ, met n het aantal vrije elektronen per volume, e de elementaire lading en μ de mobiliteit. In de theorie van vaste stoffen wordt ook de bandstructuur van elektronen gebruikt; valentieband en geleiderband bepalen hoeveel elektronen kunnen deelnemen aan geleiding, met de Fermi-energie als grens voor de populatie op lage temperaturen.

In gassen en plasmas zijn elektronen vaak vrij en reageren ze sterk op elektromagnetische velden, waardoor snelle bewegingen en collectieve verschijnselen ontstaan. De beweging van elektronen, vanwege zijn quantummechanische en klassiek dynamische aspecten, is centraal voor elektriciteit, magnetisme en veel technologische toepassingen.