Elektrisches Potential ..?
Hey Community,
ist das elektrische Potential eines E-Feldes abhängig von den einzelnen Probe-Ladungen im Feld oder von den Felderzeugenden Ladungen .
-> Sprich wenn man 2 Probeladungen hat, und eine Probeladung ist größer als die andere , müsste die größere Probeladung nicht ein größeres elektrisches Potential haben , wenn beide Probeladungen auf die gleiche Stelle platziert werden ?
Bzw. was ist die Ursache des elektrischen Potential ? Ich dachte das kommt dadurch zustande weil sich Ladungen abstoßen bzw. Anziehen ?
vielen Dank im Voraus
2 Antworten
Das "elektrische Potential" hat man gerade aus dem Grund eingeführt, um von der tatsächlichen Größe der Probeladungen unabhängig zu sein. Eine Probeladung "hat" also kein Potential, sondern "erfährt eine Kraft in dem Potential", und zwar proportional zur Größe der Probeladung.
Wie soll man die Frage mit der Ursache beantworten?
Historisch ist das Potential eine reine Rechengröße, die einem das Leben etwas vereinfacht. Vergleichbar mit der Masse in der berühmten Formel
- Newton hat bemerkt, dass Gegenstände sich z. B. doppelt so schnell beschleunigen, wenn man die doppelte Kraft (gemessen z. B. mit einer Federwaage) aufwendet, d. h. Kraft und Beschleunigung sind proportional zueinander. Dass die Masse später eine so große fundamentale Bedeutung in der allgemeinen Relativitätstheorie erlangen würde, hätte ihn vermutlich ziemlich überrascht.
Man kann aber auch in Richtung der Grundlagenforschung gehen - zunächst einmal ja, zwei Ladungen ziehen sich gegenseitig an oder stoßen sich gegenseitig ab. Aber da kann man immer noch weiter nach "unten" gehen - z. B. bis zur Quantenelektrodynamik, die die Photonen ("Lichtteilchen") mit einbezieht und mit der man nicht einmal im Physikstudium unbedingt mehr zu tun bekommt als dass man von ihr hört. Und auch dies ist noch lange nicht das Ende der Fahnenstange - es könnte z. B. sein, dass alle diese Licht- und anderen (Quasi-)Teilchen "Schaumblasen" eines "Quantenschaums" in irgendeinem höherdimensionalen (mindestens 10 Dimensionen) Raumzeitgebilde sind ...
Ich würde eher sagen: "Es ergibt keinen Sinn, von einer Ursache des elektrischen Potentials zu sprechen - es sei denn, wir nennen hier den menschlichen Geist."
Je größer die Probeladung, desto größer die Kraft.
Aber genau davon wollen wir ja absehen.
Also nehmen wir eine Größe, die nur von der (üblicherweise großen) Feldladung abhängt, nicht aber von der (möglichts kleinen) Probeladung. Und diese Größe nennen wir "elektrisches Potential".
ich habe beim lernen immer Schwierigkeiten wenn ich gewisse Dinge als „gegeben“ annehme und nicht die Herleitung oder die Ursache kenne ..
ich verstehe zwar warum man das Potential der einzelnen Probeladung ignoriert , weil man ansonsten das Potential des Feldes nicht eindeutig bestimmen könnte aber ich verstehe nicht warum man nicht die Ursache des Potentials erklären kann …
Wir können z. B. eine "Kraft" als "Ursache" einer "Beschleunigung" ansehen. Aber das ist letztlich eine anschauliche Erklärung - unter "Kraft" stellen wir uns so was wie "Anspannung unserer Muskeln, möglicherweise mit völlig anderen Mitteln" vor, und eine "Beschleunigung" ist irgendwas, das wir aus beobachteten Raum- und Zeitpunkten berechnen, aber auch schwer fassbar - immerhin können wir uns unter "Geschwindigkeit" noch einigermaßen etwas vorstellen.
Wie sollte man aber eine Rechengröße anschaulich erklären? Wir können sagen, dass eine elektrische Ladung ein elektrisches Feld bzw. ein elektrisches Potential mit sich führt, einfach weil sie eine elektrische Ladung ist, wenn es uns hilft, uns irgendwas vorzustellen. Vielleicht so, dass jede Elementarladung ein Büschel von Pusteblumenhaaren mit sich herumschleppt, die die elektrischen Feldlinien (auch eine Rechengröße) darstellen. Bei einer größeren Ladung kommen diese Pusteblumenhaare zusammen, sodass wir eine größere Dichte davon haben, d. h. ein größeres elektrisches Feld.
Wenn es dann zur allgemeinen Relativitätstheorie kommt, können wir uns eine gekrümmte und gedehnte Gummimembran vorstellen, aber keine 4-dimensionale Entsprechung dieser 2-dimensionalen Gegebenheit. Und bei der Quantenmechanik hört es dann ganz auf - hier haben wir Wellen, die "quer" zur physikalischen Realität schwingen, nämlich in Richtung imaginärer Zahlen ...
Ja ich verstehe was du meinst, gewisse Begriffe sind in der Physik bisher noch nicht eindeutig erklärt wie z.B. die Kraft oder die Energie und manche Begriffe kann man weit in die tiefste Ebene erklären , wie z.B. von dir angesprochene Quanteneben .
Aber darum geht es mir auch nicht ^^ Ich denke würde ich alles bis in die tiefste Ebene lernen , würde es den Rahmen sprengen. Mir reichen anschauliche Erklärungen auf Basis der Grundlagenforschung.
ich habe mal gelesen dass das elektrische Potential auch gerne mit der potentiellen Energie in Verbindung gebracht wird und da dachte ich rein anschaulich betrachtet dass das Potential eben mit der Ladunganziehung/Abstoßung zu tun hat und dass dieses Potential für positive Probeladung im E-Feld am Pluspol aufgrund dieser Abstoßung größer ist als am Minuspol.
"Anschaulich" und "Grundlagenforschung" passen nicht wirklich zusammen - spätestens seit Galilei von der Reibung abstrahiert hat, um das Trägheitsgesetz zu formulieren.
Dass das elektrische Potential mit der potentiellen Energie in Verbindung steht stimmt zwar - allerdings haben wir hier noch die Größe der Probeladung (einschl. Vorzeichen) als Proportionalitätsfaktor.
Wieso hier der Stamm "potent-" einmal für eine extensive Größe (potentielle Energie) und einmal für eine intensive Größe (elektrisches Potential) verwendet wird, ist - wie auch ich finde - verwirrend (und man sollte sich andere, eindeutigere, Begriffe einfallen lassen, wie bei anderen physikalischen Größen schon längst geschehen).
(Zu "Extensiv" / "intensiv": Diese Begriffe sind in der Thermodynamik üblich - "extensiv" für "proportional zur Größe des Systems", wie das Volumen, "intensiv" für "von der Systemgröße unabhängig", wie der Druck. Hier bezogen auf das System Elektrisches Feld plus Probeladung.)
Ich denke ich habe das nun verstanden , liege ich damit richtig wenn ich sage , dass das elektrische Potenzial letztendlich eine Erfindung des Menschen ist um gewisse Dinge zu vereinfachen. Denn letztendlich ist die Angabe des Elektrischen Potentials nichts anderes als die Elektrische Spannung.
Die Elektrische Spannung im Stromkreis Ist ebenfalls unabhängig der Probeladung .
Das einzige was das elektrische Potential aussagt ist , wie stark die elektrische Spannung an gegebener Stelle ist .
Bezogen auf ein homogenes Gravitationsfeld könnte man ebenfalls mit Potenziallinien arbeiten , für jede x-beliebige Höhe . Letztendlich wäre dort das Gravitationspotential auch nichts anderes als eine Größe die aussagt wie groß die potentielle Energie an x-beliebige Höhe ist . Also im Gravitationsfeld ein Ersatz für die potentielle Energie und im Elektrischen Feld ein Ersatz für die Spannung .
Ja. Das kann man so sagen.
Wobei ich noch weiter gehen würde - auch die elektrische Spannung, die Gravitation etc. sind Erfindungen des Menschen, um die Natur leichter beschreibbar zu machen.
(Eine elektrische Spannung ist übrigens immer zwischen zwei Punkten - an einem Punkt hat man ein elektrisches Potential.
Ein elektrisches Potential hat einen frei verschiebbaren Nullpunkt. Eine elektrische Spannung ist die Potentialdifferenz zwischen "ihren" Punkten.)
Inwiefern würdest du die Gravitation oder die elektrische Spannung als Erfindung des Menschen bezeichnen ?
Deren Existenz ist ja bewiesen und wir spüren diese ja auch alltäglich. Wobei das Potential lediglich eine Gedankenstüze oder der Vereinfachung von Darstellung dienen soll .
Wir spüren Kräfte. Wir beobachten Bewegungen.
(Wobei man auch hier noch stundenlang in Richtung Grundlagen weitergehen könnte, aber hier ist nicht der Ort dafür.)
Gravitation nennen wir die Abstraktion, dass wir so ziemlich überall eine Kraft nach unten wahrnehmen. (Und auch das im Aristotelischen, nicht im Newtonschen Sinne.)
Elektrische Spannung - genauer ihre Auswirkungen - können wir halbwegs direkt nur als "elektrischen Schlag" wahrnehmen. Sonst nur als Kräfte, deren Herkunft wir uns intuitiv nicht erklären können.
Das elektrische Potential ist so ziemlich dasselbe wie die elektrische Spannung, bis darauf, dass sich das Potential auf ein (willkürlich) festgelegtes Nullpotential bezieht und eine Spannung auf zwei verschiedene Punkte: Spannung = Potentialdifferenz. In gewissem Sinne IST das elektrische Potential die Spannung gegenüber "Erde".
Das durch eine Punktladung Q erzeugte Potenzial im Abstand r ist
Wenn man mehrere Punktladungen hat, überlagern (addieren) sich die Ergebnisse einfach.
Die Frage nach dem "warum" lass lieber mal sein, das führt zu keiner befriedigenden Antwort. Die Naturgesetze sind "gottgegeben", wir wissen nicht, warum es gerade so und nicht anders ist.
Wenn man mehrere Punktladungen hat, überlagern (addieren) sich die Ergebnisse einfach.
Wenn man mehrere Punktladungen auf dem gleichen Ort hat , addiert man die Ergebnisse einfach zusammen?
Die Frage nach dem "warum" lass lieber mal sein, das führt zu keiner befriedigenden Antwort. Die Naturgesetze sind "gottgegeben", wir wissen nicht, warum es gerade so und nicht anders ist.
Könnte man das aber nicht mit uns bekannten Gesetzen erklären ?
Die grundlegenden Naturgesetze (und dazu gehören z.B. die Maxwell'schen Gleichungen der Elektrodynamik) kann man nicht begründen - sie "sind" einfach so.
Verstehe ich das richtig:
Die Ursache für das elektrische Potential ist nicht eindeutig definiert bzw. bestimmt ? Erste Ansätze zur einfacheren Erklärung des elektrischen Potentials ist mithilfe der Ladunganziehung bzw. Ladungabstoßung zu erklären . Dabei gilt je größer die Probeladung ist desto größer ist das elektrische Potential welches sie vom Feld erfährt ?
Die Formel F = m * a , könnte man zum Beispiel mit der Kinetischen Energie bzw. Arbeit erklären oder durchs messen. Sicherlich auch noch genauer in der Teilchen-Ebene