Blockbatterie Verbindung?
Auf dem Bild sind Pluspol der einen und Minuspol der anderen Batterie miteinander verbunden, aber es passiert nix. Erst wenn man beide Pole miteinander verbindet, also plus und Minuspol der einen mit plus und Minuspol der anderen.
Woran liegt das?
13 Antworten
Wie funktioniert eine galvanische Zelle?
Es gibt hier zwei Elektroden: die eine (Minus-Pol) nimmt Elektronen auf und wird negativ, wodurch im Elektrolyten ein postiver Ladungsüberschuss zurückbleibt. Die andere (Plus-Pol) gibt Elekronen ab, wird positiv, wodurch der Elektrolyt negativ wird. In dem Moment wo das jeweils an einer Elektrode passiert herrscht aber zwischen Elektrolyt und metallischem Pol ein elektrisches Feld. Dieses verhindert nämlich, dass weitere Elektronen auf- bzw. abgegeben werden, da bereits vorhandenen Elektronen neu hinzukommene abstoßen und umgekehrt. Ja, hier hat man eine Ladungstrennung: aber diese ist innerhalb der Batterie und nur in einem ganz dünnen Bereich von ca. einem Mikromter um die Elektrode; das nennt man elektrische Doppelschicht.
Du siehst also, dass Ladungen nur an der Oberfläche und vor allem im Bereich des Elektrolyten vorhanden sind. Die roten Pfeile sind die Vektoren der elektrischen Feldstärke; Elektronen werden entgegengesetzt zu dieser Richtung abgedrängt. Der Vorgang der chemischen Ladungstrennung dauert also nur so lange, bis ein Gleichgewicht zwischen der chemischen Reaktionskraft und dem elektrischen Feld aufgebaut ist. Das geschieht in äußerst kurzer Zeit und kommt dann zum Erliegen.
Aufgrund des elektrischen Feldes hat der metallische Pol ein höheres Potenzial als der Elektrolyt, d.h. zwischen den beiden herrscht eine Spannung. Wir haben also eine Spannung, aber keinen Stromfluss. da sich ja ein Ladungs-Gleichgewicht eingestellt hat.
Da Du in deinem Fall keinen Stromfluss hast, passiert auch nichts, wenn Du die einzelnen Pole zusammenschließt:
Wenn wir nun laufend Elektronen von der Elektrode abtransportieren indem wir den Stromkreis schließen, werden diese chemisch sofort wieder nachproduziert: die Doppelschicht bleibt erhalten und wir haben einen Stromfluß. Hier haben wir ständig neue chemische Reaktionen, die neue Ladungen erzeugen, welche dann abtransportiert werden. Wenn alles an Reaktionsmaterial chemisch verbraucht ist, ist die Batterie leer.
Der chemische Prozess der Ladungstrennung läuft also nur ganz ganz kurzzeitig am Anfang und in weiterer Folge nur noch bei Stromfluß.
1.
ja, es gibt einen Potenzialunterschied zwischen den Elektroden:
Φ negative Elekterode < Φ Elektrolyt < Φ positive Elektrode
2.
Ladungen müssen sich nicht immer gleichmäßig verteilen.
Beispiel: Bei einem Plattenkondensator mit unterschiedlich großen Platten sind die Ladungen nur dort, wo es eine Überlappung gibt.
Also du meinst dass auf der größeren kondensatorplatte die Ladungen nur da sitzt die die zweite Platte quasi „abdecken“ würde?
Bzw nochmal zu 1. warum kann man dann sagen die Pole sind „nicht geladen“?
Weil das was rausragt (siehe Bild) nicht mit Ladungen bedeckt sondern neutral ist. Dass innerhalb der Flüssigkeit eine Doppelschicht vorhanden ist, kann man von außen nicht erahnen.
Ein Stromfluß kommt erst zu stande, wenn ein Stromkreis von Anfang bis Ende geschlossen wird. Das ist bei einer Batterie so, wenn Du den Plus und Minus der selben Batterie über einen Verbraucher führst. In der Batterie ist ja eine Säure, die in Zusammenhang mit Materialien unterschiedlicher Art erst den Potentialunterschied entstehen lassen.
Du hast aber zwischen den beiden Batterien kein messbares Potential, weil sie nicht galvanisch miteinander in Verbindung stehen. Erst wenn Du Plus1 mit Minus2 verbindest, haben die einen Kontakt zueinander. Damit aber Strom fließen kann, muss über den 2. Kontakt auch eine Verbindung hergestellt werden. Durch die 1. Verbindung bekommen ide Batterien untereinander ein gemeinsames Bezugspotential. Und erst ab dann, hast Du auch Potentialunterschiede zwischen den Batterien. In dem Fall dann von 18V zwischen Plus2 und Minus1.
Weiß nicht wie ich es sonst erklären soll.
Du sagst ja die beiden haben kein bezugspotenzial zueinander.gilt das nur für Batterien oder auch für andere spannungsquelle
Gilt für alle Spannungsquellen, die keine physikalische Verbindung zueinander haben. Im allgemeinen sind das Batterien, Trenntrafos usw. Halt alles, was nicht schon über einen gemeinsamen Bezugspunkt verbunden sind.
Es handelt sich schlicht und einfach um eine Reihenschaltung der beiden Batterien. Solange der Stromkreis nicht geschlossen ist, kann und wird auch nichts passieren.
Aber Strom fließt doch bei einem potentialunterschied von minus nach plus und das ist doch gewährleistet
Der Potentialunterschied herrscht zwischen den Polen einer Batterie. Lass dir das mal von deinem Physiklehrer erklären.
Du hast ja keinen geschlossenen Stromkreis: wo soll da ein Strom fließen?
Strom fließt doch bei einem potentialunterschied von minus nach plus wenn ein Weg von minus nach plus führt. Letzteres ist bei Dir nicht gegeben.
PS: Strom fließt übrigens von + nach - ;-)
Ok aber Spannung ist ja Elektronenmangel und Überschuss und das ist doch hier auch an dem einen Pol ein Überschuss und an dem anderen ein Mangel
Willst du`s nicht, oder kannst du`s nicht kapieren. Zu einem Stromfluss kommt es nur, wenn ein Stromkreis geschlossen ist und das ist hier nicht der Fall. Amen
Nein, das Gerede vom "Elektronenmangel und Überschuss" ist in diesem Kontext ein didaktisches Ungetüm, das gehört endlich einmal verboten!
Du gehst davon aus, dass ein Strom fließt, wo du die beiden Pole verbindest.
Umgezeichnet wäre das (dein angenommener Strom ist der Pfeil)
Wir hätten also einen Stromfluss in die obere Batterie. Strom kann aber dort nur reinfließen, wenn auf der anderen Seite oben was rausfließt. Da das nicht möglich ist (oben ist die Batterie ja offen) kann auch kein Strom fließen.
Für die untere Batterie gilt das gleiche: Strom kann dort nur rausfließen wenn unten was reinfließt: auch nicht möglich
Aber man hat doch zwei unterschiedliche Potentiale müsste das nicht reichen, das die Ladungen sich ausgleichen wollen?
Ladungen können sich nur über einen Stromfluss ausgleichen. Wo soll hier aber ein Strom fließen?
Außerdem sind die Pole der Batterie ja gar nicht geladen. Sie haben bloß ein Potenzial gegeneinander. Es findet daher eigentlich kein Ausgleich statt. Vielleicht ist das dein Denkfehler? Ich denke, du hast es noch nicht verstanden...
Potentialunterschied heißt doch ladungstrennung und das macht doch die Spannung aus. An dem einen Pol ist mehr Ladung als an dem anderen
Nein, da ist nicht mehr Ladung, denn sonst wären die Pole ja aufgeladen. Da ist eine Spannung ; Spannung und Ladung ist ganz was anderes.
Was genau meinst du ? Also ich habe gelernt dass Spannung erst durch die Trennung von Ladungen entsteht und in einer Batterie sind das die galvanischen Zellen und die sind *geladen*
"Also ich habe gelernt dass ... "
Eine Schule, die galvanische Zellen als Ladungen vorstellt, würde ich gesetzlich verbieten lassen! Pisa lässt grüßen! Ladungen enstehen bei solchen wie auch anderen Stromquellen bestenfalls im Rahmen der Eigenkapazität der Leiter zwischen Stromquelle und Verbraucher. Und die sind im Alltag größenmäßig völlig zu vernachlässigen!
Wie sollte man sich denn Spannung deiner Meinung nach in diesem Kontext vorstellen?
Was sollte passieren?
- Wenn du zwei Gewichtssteine aufeinanderstellst, passiert auch nichts.
- Bei einer Batterie oder jeder sonstigen Spannungsquelle passiert erst etwas, wenn du die beiden Pole der Batterie verbindest (->Stromfluss). Wenn du nur an einem Pol etwas anschliesst, fliesst noch kein Strom.
- Auch wenn du eine zweite Batterie an nur einen Pol anschliesst, kann nichts passieren. Einzig die äusseren, freien Pole führen dann die doppelte Spannung.
Aber ist eben nicht trotzdem ein potentialunterschied da? Weil man hat ja den Minuspol der einen Batterie und den Pluspol der anderen. Müssten die Ladungen dann nicht fließen um sich auszugleichen?
Die Batterie ist eine Ladungspumpe.
Sie erzeugt also auf der einen Seite einen "Elektronen-Überdruck" (Minuspol), und am Pluspol einen Elektronen-"Sog" (eben wie eine Wasserpumpe mit Wasser). Egal ob einzeln oder mehrere Batterien in Serie.
Und ja, deshalb herrscht ein Potentialunterschied zwischen Plus- und Minuspol. Das ist so, wie wenn man die Wasserpumpe zwar mit Wasser gefüllt hat, aber hinten und vorne zustopft. Dann herrscht an der Saugöffnung Unterdruck, an der Austrittsöffnung Überdruck, obwohl kein einziger Tropfen Wasser gefördert wird.
Zwei Batterien in Serie sind einfach wie zwei solche Pumpen hintereinander: Es ändert nichts, ausser dass sich die Drücke addieren.
Aber müssten bei der Verbindung der beiden Pole die Ladungen nicht fließen? Weil sie ja das Bedürfnis haben sich ausgeglichen.
Nein wenn man den Minuspol der einen Batterie mit dem Pluspol der anderen verbindet. Spannung ist ja ladungstrennung sprich potentialunterschied. Und wenn man dann plus und minus miteinander verbindet müssten doch die Ladungen fließen weil sie versuchen sich auszugleichen aufgrund der Potentialdifferenz, so wie bei jedem Stromkreis
?
Ach so ja.
Also:
- Zunächst beide Batterien einzeln(oder Pumpen im mechanischen Analogon): Am Pluspol Elektronenmangel, am Minupol Elektronenüberschuss.
- Wenn man zwei Batterien so wie in deiner Frage zusammenhängt: Der Überschuss und der Mangel an der Verbindung werden natürlich ausgeglichen. Jedoch noch mehr, weil ja beide Batterien weiterpumpen: der Überschuss vom Minus der einen Batterie wird bis an den Minuspol der anderen Batterie hinübergezogen. Ebenso der Mangel. Am offenen Minuspol herrscht dann quasi der doppelte Überschuss, deshalb auch die doppelte Spannung zwischen den offenen Enden.
- Somit fliesst ganz kurz im Moment des Zusammenführens der beiden Batterien ein kleiner kurzer "Ausgleichsstrom". So ist dann die Mitte neutral, zwischen den beiden äusseren Polen herrscht eben doppelte Spannung gegenüber vorher.
Also ist die Denkweise dass dort kurzzeitig Strom fließt zulässig ? Bzw auch die Vorstellung der ladungstrennung? Weil in anderen Kommentaren habe ich auch gelesen dass das mit plus und minus nicht richtig sei und die Pole der Batterie nicht geladen seien. Ist dem so?
- Die Vorstellung ist richtig, dass ganz kurzfristig ganz wenig Strom fliesst.
- Auch die Ladungstrennung
- Doch, man darf davon ausgehen, dass die Ladungstrennung innerhalb der Batterie sich bis nach draussen auswirkt, und die Pole geladen sind. Einfach etwas "verdünnt"; je weiter die Pole weg sind von der Trennschicht in der Batterie, desto weniger ist das messbar, weil sich die Ladungsverschiebung auf ein grösseres Volumen und grössere Oberfläche verteilt. Aber anders wäre ja nicht zu erklären, dass beim Anschliessen eines Verbrauchers (also beim Schliessen des Stromkreises) die Pole "merken"; dass sie verbunden sind.
Die Pole haben unterschiedliches Potenziale, aber sind nicht geladen im Sinne des Fragestellers. Eine Ladung entsteht nur, wenn man die Kapazität der beiden Batterieklemmen untereinander in Betracht zieht. Da diese nur ein paar Zehntel pF ausmacht (Überschlag) ist die dort sitzende Ladung praktisch nicht feststellbar.
Stimmt, bin einverstanden, "praktisch nicht feststellbar". Und der "Ausgleichsstrom"-Peak wräe ebenfalls wohl nicht messbar.
Trotzdem sind die Pole faktisch physisch geladen.
Dieser Fragesteller will es immer SEHR genau wissen.
Und nach dem Verbinden der inneren Pole müssen diese ja auch auf gleichem Potential und gleichem Ladungszustand sein.
Aber warum verdoppelt sich dann nun die Spannung. Liegt es daran dass jetzt quasi die Distanz zwischen den beiden Polen verdoppelt wurde?
Das kann man so sehen. Du hast zweimal die Separations"kraft", zweimal ein elektrisches Feld, oder mit dem Pumpen-Analogon: zweimal den gleichen Druckunterschied -> gibt eben doppelten Druckunterschied.
Aber wenn wir annehmen dass die Pole ja geladen sind, warum fliesst dann kein Strom wenn ich zb nur den Minuspol der Batterie berühre? Bzw. Warum fließt Strom wenn ich in die Steckdose an den minuspol fasse.
Und zu deinem vorletzten Kommentar :
Warum ist dieser Ausgleichsstrom verschwinden gering? Es ist doch quasi kein widerstand da?
Batterie:
- ich sagte doch, es FLIESST ein Strom, kurz und klein, wenn man einen Leiter oder eine zweite Batterie an einen geladenen Pol hält.
- Ich kann's nicht berechnen, aber das wohl ein paar nanoCoulomb geladen. Und die werden bei Berührung oder beim Anschalten einer zweiten Batterie mit offenem Pol sehr schnell entladen bzw. verteilt auf eine grössere Oberfläche, und dann ist fertig Strom. Da kann gar kein grosser Strom anwachsen.
Netz:
- Wie meinst du diese Frage genau? Die Steckdose hat keinen Minuspol.
- Wenn du Erde oder Neutralleiter berührst, passiert eh nichts, weil Neutral du selber auch auf Erdpotential bist.
- Wenn du die Phase berührst, fliesst wegen der Wechselspannung (dauernde Umpolung von + und -) ein dauernder Lade- und Entladestrom bzw. gegenpoliger Ladestrom auf und ab deinen Körper. Auch wenn du isoliert stehst, also auch bei offenem Stromkreis. Und zwar umso mehr, je grösser deine elektrische Kapazität ist.
- Und wenn du schlecht isoliert stehst, fliesst der Strom eben gegen Erde, den andern Pol des Stromnetzes, dann ist es ein geschlossener Stromkreis.
Achso ich dachte immer wenn man an den Minuspol eines Stromkreis fasst bekommt man eine gewischt. Zb in der Steckdose.
Aber müsste nicht zb auch ein Strom fließen wenn ich eine Batterie habe und nur an den Minuspol der Batterie fasse?
Denn der Minuspol der Batterie hat ja gegenüber dem Boden und mir auch ein Potential und wenn er ja „geladen“ ist dann müssten sich die Ladungen ja immerhin gleichmäßig verteilen also fließen. Ist ja beim Kondensator nicht anders. Da ist ja auch kein geschlossener Stromkreis aber kurzzeitig fließt ein Storm weil die Ladungen sich gleichmäßig verteilen.
Ist das hier auch so?
NEEIIIIN. Beim Einen-Pol-Anfassen bekommt man keine gewischt. Ausser da sind so viele Coulomb, dass der Strom eben spürbar ist (wie wenn du aus dem Auto steigst).
Doch, der gleiche winzige und kurze Strom fliesst, wenn du einen Pol einer Batterie anfasst.
Also ist es bei der Steckdose einfach spürbar weil da mehr Spannung drauf ist?
Bzw entschuldige dass ich nochmal Nachfrage:
Wenn ich beide Pole berühre fließt Strom ganz klar. Und wenn ich nur einen Pol anfasse besteht der Unterschied worin?
- Beide: Strom fliesst dauernd, im Kreis, nach dem Ohmschen Gesetz, die Batterie liefert dauern neue Elektronen nach.
- Nur einer: Das Ladungs-Ungleichgewicht wird nur auf das den Pol berührende (leitende) Objekt verteilt. Das ist ein kurzer Stromfluss-Peak, der wahrscheinlich exponentiell gegen null abnimmt.
Ok das macht Sinn also sie beim Kondensator.
Also wenn ich nur an den Minuspol einer sehr großen spannungsquelle fasse zb paar Kilovolt, dann könnte ich doch durch den kurzen strompeak sterben nicht wahr?
Hängt die Stärke dieses Osaka auch vom widerstand meines Körpers ab?
Wie beim Kondensator, ja.
Sterben nur dann denn der Strom lange und hoch genug ist. Das ist abhängig von den beiden Kapazitäten. Die die Ladungsmenge Q, die dann fliesst (= Strom I , I=Q/t) ist proportional zur Spannung U und zur Kapazität C.
Das heisst Kondensatorgesetz: Q=C*U
dafür gibt's auch einen Button.
Die Hilfreichste ist ja schon vergeben.
Richtig gute Erklärung! Ein paar Sachen wären da aber noch :
1. du sagst ja die Spannung herrscht zwischen Elektrode und elektrolyt, aber herrscht nicht auch eine Spannung zwischen den beiden Elektroden?
2.gemau wenn Strom fließt geht die ladungstrennung weiter. Aber die Anschlüsse also die beiden Pole liegen ja auf dem Potenzial der jeweiligen Elektrode. Und wenn die Elektroden geladen sind dann müsste sich die Ladung doch gleichmäßig verteilen oder nicht?