Frage von Usedefault, 62

Potentialvorzeichen zu Ladung?

Hallo!

Wenn ein Punkt 0V Potential beträgt, so ist er ja elektrisch neutral, weil 0 - 0 = 0V.

Bedeutet ein positives Potential, wie +3V, dass ein positiv geladener Punkt gegen Masse vorliegt?

Und -1V, dass ein negativer Punkt (Elektronenüberschuss) bei einem neutralen Massepunkt besteht?

Lg

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von guenterhalt, 31

Potential heißt eigentlich "nur" Macht, Fähigkeit ...

In der Elektrotechnik wird der Begriff aber fälschlich auch für Spannungen benutzt.
Natürlich hat eine Spannung von +3V allein keine "Macht" und wenn, dann durch einen dadurch hervorgerufenen Strom. Die gleiche "Macht" würde aber auch eine Spannung von -3V entwickeln können.

Bei elektrischen Spannungen sollte man daher den Begriff Potential vermeiden, ihm auch keine Zahlenwerte in Spannungen zuordnen.

Null-Potentional wird oft immer für Erde oder Masse benutzt. Daran ist nichts auszusetzen.

Masse z.B. ein Chassis eines Computers, Radios ... gibt es in jedem Gerät  und Spannungen in solchen Geräten werden dann auch auf diese Masse bezogen.
Das bedeutet aber nicht zwingend, dass man zwischen Masse eines Computers und Masse eines Radios nicht Spannungsdifferenzen messen kann.

In solchen Fällen spricht man dann auch von einer Potetial-Differenz.

Wasserleitungen und die Schutzleiter der 230V-Stromverorgung sind auch nicht immer einfach "Erde". Zwischen beiden kann man durchaus Spannungen  messen.
Die sind nicht unbedingt gefährlich. Trotzdem ist es ratsam, einen Potentialausgleich (dicke Leitung) zu schaffen.


Kommentar von Wechselfreund ,

Wasserleitungen und die Schutzleiter der 230V-Stromverorgung sind auch
nicht immer einfach "Erde". Zwischen beiden kann man durchaus
Spannungen  messen. 

 Dann liegt ein Fehler bei der Potentialausgleichsschiene vor.

Kommentar von Usedefault ,

Weißt du, warum das Voltmeter bei 2 gleich großen Widerständen nur die Hälfte der gesamten Spannung anzeigt? Wo ist physikalische Hintergrund?

Kommentar von guenterhalt ,

so richtig verstehe ich die Frage nicht.
Was hast du wie und wo gemessen?
Wo sind die Widerstände eingebaut?

Vielleicht hast du an 2 Spannungsquellen über einen Widerstand die Spannung gemessen.
Wenn die Messwerte gleich sein sollten, dann muss die Spannungsquelle auch eine "ideale" Spannungsquelle sein. In Wirklichkeit hat aber jede Quelle bereits einen sogenannten Innenwiderstand. Den muss man dann mit berücksichtigen.

Wenn dein Messinstrument praktisch keinen Strom benötigt, um einen Zeiger-Ausschlag zu bekommen, dann wird dieser Innenwiderstand kaum eine Rolle spielen.
Es gibt aber auch Messgeräte, die viel Strom brauchen. Im KFZ-Handwerk mit Batterien, die u.U. mehrere 100 A Strom liefen können, spielt das keine Rolle. In der Elektronik mit Milli- und Mikrovolt dann schon.

Man muss also auch beim Messgerät entscheiden, wofür soll es benutzt werden.

Kommentar von Usedefault ,

Ich meine eine normale Reihenschaltung mit SQ und 2 R zu sagen wir 10kOhm.

Dann fallen an beiden je sagen wir 4,5V ab und die gesamte Spannung ist 9V durch die Batterie.

Warum haben die Elektronen bei den Widerständen weniger Energie? Wie kann man sich das vorstellen?

Kommentar von guenterhalt ,

den Begriff Energie solltest du hier besser nicht verwenden, denn das ist u.a. eine Leistung ( Strom x Spannung) über eine bestimmte Zeit.

Man kann leicht errechnen, wie groß der Strom bei 9V Gesamtspannung und 2 x 10kOhm = 20 kOhm Widerständen ist.
Das Produkt aus Spannung und Strom und Zeit-Dauer ergibt dann die Energie die hierbei ( wohl fast 100% ) in Wärme umgewandelt wurde. 

Wenn Spannung und Strom (bei einer Reihenschaltung ohnehin)   gleich groß sind, dann wandelt jeder Widerstand auch gleiche elektrische Energie in eine andere Energieform (z.B. Wärme) um.

Solche Überlegungen werden in der Elektronik aber kaum angestellt.
Elektroniker versuchen Geräte (mit Widerständen, Transistoren, Schaltkreisen ... ) zu entwickeln, die möglichst wenig Wärme erzeugen und damit wenig Energie "verbrauchen". Energie ist aber nicht unbedingt eine Rechengröße.
Energieverbrauch (dieser Begriff wird zwar oft benutzt, ist aber falsch, denn Energie ist nach dem "Verbrauch" nicht weg, sie hat eine andere Form)  äußert sich dann in der Zeit, wie lange ein Akku noch ausreichend geladen ist, wie viel Geld ein Computer verbraucht usw.

An deinen beiden Widerständen teilt sich einfach nur die Spannung ( der Druck) im Verhältnis der Größe der Widerstände auf.

 

Antwort
von Physikus137, 24

Die elektrische Spannung ist eine Potentialdifferenz.

Das elektrische Potential ist definiert als φ = − ∫ E⋅ds und ist nur festgelegt bis auf eine Konstante, die man dem Integral noch hinzufügen könnte. Das heißt so viel wie dass der Nullpunkt beliebig gewählt werden kann und du jedem Punkt das Potential 0V zuordnen darfst. Da nur Potentialdifferenzen sich physikalisch bemerkbar machen, spielt das keine Rolle.

In der Elektrostatik legt man diesen Bezugspunkt gerne ins Unendliche, dann entspricht wegen

F = qE E = F/q → φ = − 1/q ∫ F⋅ds = W/q

das Potential φ(A) der Arbeit, die benötigt wird, eine Ladung q "vom Unendlichen" zum Punkt A zu bringen.

Das elektrische Potential ist das Analogon zur potentiellen Energie in der Mechanik.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Potentielle_Energie

Kommentar von Usedefault ,

Und sagt das Potential etwas aus, ob ein Punkt mehr Elektronen als Protonen hat? Bei - 3V z. B.?

Antwort
von DG2ACD, 35

Wenn ich Deine aufwändig gestellte Frage richt verstanden habe, dann ja, dann bedeutet es genau das.

Antwort
von heynewbie, 31

Ein Punkt hat immer 0V. Wenn du vom Punkt zum selben Punkt misst, ist die Differenz immer 0. Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann beseutet es das, ja. +3V würde beduten, dass 3V mehr anliegen als, am Bezugspunkt. Der Bezugspunkt ist häufig die Masse. 3V bedeuten 3 Joule pro C. C=eine bestimme Anzahl an Elektrone. Das heißt wenn +3V anliegen, haben an dem Messpunkt 1 C Eletronen, 3 Joule mwhr Energie als am bezugspunkt. Bei -1V hätten halt die Elektronen, im Vergleich zum Bezugspunkt, 1 Joule pro C weniger Energie. Achtung! Nur weil an einer Stelle 0V angezeigt wird, heißt das nicht, dass 1 C Elektronen 0 Joule haben, es heißt nur, dass die Elktronen am Bezugspunkt genau dieselbe Energie haben , wie am Messpunkt. Ich hoffe, ich konnte das einigermaßen verständlich machen, ansonsten frag einfach nochmal nach :).

Kommentar von Usedefault ,

Misst ein Voltmeter die Lageenergie oder die Bewegungsenergie der Elektronen?

Kommentar von Wechselfreund ,

Auch wenn es in den anderen Fragen schon mehrfach drinsteht: Ein Voltmeter misst die potentielle Energie pro Culomb. Was sollte Lageenergie von Elektronen sein?? Und kinetische Energie??? Zur Voltmessung müssen sich die Elektronen nicht bewegen. Und deren Bewegungsenergie ist aufgrund der geringen Masse bei Geschwindigkeiten im Leiter praktisch null.

Kommentar von Usedefault ,

Und warum haben dann die Elektronen weniger Energie pro Widerstand, wenn 2 gleichgroße Widerstände in Reihe sind? Wo ist da der Hintergrund?

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