Elektrische Spannung verstehen

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Thales62
Beiträge: 2
Registriert: 17.02.2019, 11:02

Elektrische Spannung verstehen

Beitrag von Thales62 » 17.02.2019, 11:04

Hallo liebe Community!
Ich habe ein paar Verständnisfragen und bitte um Hilfe!
Es ist viel Text, aber mir wäre unglaublich geholfen, wenn ihr mir weiterhelfen könnt!

1.) Bei einer Spannungsquelle habe ich am Plus-Pol Elektronenmangel, am Minus-Pol Elektronenüberschuss. Bei einer Batterie habe ich ja am Minus-Pol ein Potenzial von 0V, bin also elektrisch ausgeglichen, d.h. Elektronen und Protonen sind ausgeglichen richtig? Also fließen die Elektronen vom ausgeglichen Minus-Pol zum "unterbesetzten" Plus-Pol, richtig?

2.) Bei einem Blitz herrscht in der Wolke durch Reibung Elektronenüberschuss, das Erdreich ist ausgeglichen, also kommt es durch das elektrische Feld zu einer Entladung, oder? Ist das dasselbe Prinzip wie in Frage 1?

3.) Wenn ich mit einem Multimeter bei einer Batterie Spannung an den beiden Polen messe, messe ich z.B. die 1,5V. So weit so gut, am einen Potenzial habe ich 1,5V und am anderen 0V, also 1,5V Spannung. Warum messe ich keine Spannung, wenn ich am Plus-Pol einer Batterie anhalte und an einem Minus-Pol einer ANDEREN Batterie anhalte? Das müsste doch das selbe sein?!! Zwei unterschiedliche Potenziale ergeben eine Spannung, der Physik ist es doch egal, ob das Potenzial von der selben Batterie kommt oder von einer anderen?!

4.) Strom kann nur fließen, wenn ein Stromkreis geschlossen ist, ich weiß. Nun mein Verständnisproblem: Wenn ich an einem Minus-Pol einer Batterie ein Kabel anschließe, dann herrscht ja im Minus-Pol Elektronenüberschuss und das Kabel ist elektrisch ausgeglichen, müssten da nicht die Elektronen vom Minus-Pol zum Kabel fließen, damit sich dieser Zustand ausgleicht? Ich weiß, das es in echt nicht so ist, aber wo ist mein Denkfehler? Wenn ich mich durch Reibung elektrisch auflade und dann an eine metallische Türklinke greife, ist es doch das selbe: Ich bin elektrisch aufgeladen und die Türklinke elektrisch neutral. Wenn ich sie berühre erfolgt eine elektrische Entladung. Da ist ja auch kein geschlossener Stromkreis vorhanden.


Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen!

Foin
Beiträge: 10
Registriert: 27.12.2016, 11:07

Re: Elektrische Spannung verstehen

Beitrag von Foin » 20.02.2019, 17:23

Ok ich probier mal eine Antwort ^^

Ich denke, das wichtigste Konzept für alle 4 Fragen ist das folgende: Es macht keinen Sinn über ein absolutes Potential zu sprechen. Was messbar ist, ist immer eine Spannung = Potentialdifferenz.

Also zu 1)
Du kannst sagen, du hast am Minuspol ein Potential von 0V (Bzw. definierst du damit dann den Nullpunkt deines Potentials auf den Minuspol deiner Batterie), dann hast du am Pluspol deiner 1,5V-Batterie ein Potential von +1,5V. Ob deswegen der Minus-Pol aber ausgeglichen, also elektrisch neutral ist, kannst du dadurch nicht sagen. Genausogut könnte auch der Pluspol elektrisch neutral sein oder beide Pole haben einen Elektronenmangel oder -überschuss. Wichtig ist immer nur die Potentialdifferenz

2) Nun, laut W. Demtröder, "Experimentalphysik 2" ist das Erdreich nicht ausgeglichen, sondern die Erde trägt eine Ladung von -600 000 C. Bei Blitzen gibt es dann mitunter Ladungstrennung in den einzelnen Wolken und wenn das Elektrische Feld (=Potentialdifferenz durch Abstand) groß genug wird, kommt es zur Entladung.

3) Jede Batterie garantiert dir nur eine Potentialdifferenz zwischen ihren beiden Polen, aber die beiden Batterien stehen ja nicht untereinander in Wechselwirkung, und da es kein universelles Potential gibt, auf das alle Batterien genormt werden könnten, kann es sein, dass der Pluspol einer Batterie auf demselben Potential liegt wie der Minuspol einer anderen Batterie (Das ist zum Beispiel bei der Serienschaltung von Batterien der Fall)

4) Nehmen wir an, am Minuspol herrsche tatsächlich ein Ladungsüberschuss und das Kabel sei neutral. Dann fließen Elektronen vom Minuspol auf das Kabel und dann ist das Ganze ausgeglichen. Warum soll das in echt nicht so sein? Der Ladungsausgleich passiert halt de facto sofort und mit einem minimalen Stromfluss.

So weit ich weiß basiert die Spannung, die eine Batterie liefert, auf einer ständigen Ladungstrennung, sodass die Potentialdifferenz = Spannung erreicht wird.

sebix
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Re: Elektrische Spannung verstehen

Beitrag von sebix » 21.02.2019, 09:39

Ich möchte die Erläuterungen des Vorredners bzgl der Nicht-Existenz eines absoluten Potentials noch ein wenig ausbauen bzw erläutern.

Das Messgeräte kann nicht unterscheiden, ob zwischen den beiden Messpunkten eine Potentialdifferenz von 0 V besteht oder diese undefiniert ist, weil beides gleich ist. Die Interpretation des Messergebnisses müssen wir selbst vornehmen. Wenn mit dem Voltmeter die Spannung eines Steins mit einem anderen misst, kannst du auch keine Spannung messen. Sind die leitend miteinander verbunden? Nein (Jedenfalls bei den meisten Steinen ;) ) Dasselbe, wenn du die Messpunkte in die Luft setzt.

Bei der Batterie haben wir das selbe. Verwenden wir hier mal die Analogie der potentiellen Energie. zB wäre ein Verbraucher (eine Lampe) ein Wasserfall. Und eine Batterie eine Pumpe, die das Wasser wieder hinaufpumpt. Die Batterie pumpt zb 100m hoch. Wenn du 2 Batterien hintereinanderhängst, kommst du auf 200m. Aber relativ wozu? Das ist nicht definiert und du brauchst es auch nicht. Wenn du die beiden Batterien parallel schaltest, also die beiden Pole jeweils miteinander, pumpen die die doppelte Menge Wasser hoch. Und wenn man jetzt die Potentialdifferenz zwischen dem unteren und den oberen Punkt der beiden Pumpen misst? Das ist undefiniert, folglich zeigt das Messgerät keine Spannung an.

Thales62
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Re: Elektrische Spannung verstehen

Beitrag von Thales62 » 15.03.2019, 14:29

Ich muss wirklich sagen, eure Antworten haben mir SEHR weiter geholfen, jetzt hab ich es kapiert!
Die Beispiele dazu veranschaulichen das Alles noch.

Vielen Dank für eure Hilfe!

Vielleicht könnt ihr mir bei folgender Frage auch helfen:
Ich stehe in einem Raum und berühre einen Leiter/Gehäuse mit einem Potenzial von +230V relativ zum Erdpotenzial. (Da ja im TNCS-Netz der PEN geerdet ist, ist das unser 0V Potenzial, richtig?) Bekomme ich einen Stromschlag bei einem normalen Holzboden?
Meine Berechnung wäre: Max. Strom für den Menschen= 30mA, U=230V daraus folgt, dass der Gesamtwiderstand (Mensch und Boden bis zum Erdreich) 7666,78Ohm sein darf.
Für den menschlichen Widerstand schätze ich 1,5kOhm d.h. der Bodenwiderstand sollte ~6,1kOhm haben. Der Widerstand ist aber doch bei einem Holzboden oder ähnliches bis zum Erdreich viel höher, oder? Da bekommt man ja locker Werte um die 1MOhm zusammen. Warum erhält man dann trotzdem einen Stromschlag?

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