Frage von Usedefault, 79

Spannungsabfall Hintergrund?

Hallo!

Wenn man eine 9V Batterie an einen Widerstand von mehr als ca. 10Ω anlegt, so erkennt man:

Vor dem Widerstand hatten die Elektronen noch 9V Potential und nach dem R haben sie 0V Potential, auch wenn dann noch 10m Leitungen folgen.

Doch warum ist das so? - In der Mechanik fällt ein Stein auf das Dach, gibt dort Energie ab und wird dann wieder vom G-Feld gegen Erde beschleunigt.

Warum geben die Elektronen analog dazu ihre gesamte Energie an den großen Widerständen ab und werden nach deren Durchqueren nicht erneut beschleunigt bei der restlichen Schaltung und haben immer ca. 0V nach dem größten Widerstand?

Lg

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von realistir, Community-Experte für Elektronik, 19

Ich verstehe nicht, wieso manche Experten verschiednen Käse im Sinne von Aussagen unüberlegt weiter geben.

Was soll der Kappes mit Spannungsabfall und ähnlichem Geschwafel?
Zuerst geht es um reine Mathematik und Zuordnungen, sonst nichts!
Warum dichten da manche noch Unsinn hinzu der niemandem hilft?

Sinngemäß haben wir eine Art Mengenlehre bzw Proportion, jeweiligem Zusammenhang und Definition. Sonst nichts!

Wenn es um Spannung geht, dann gibt es sinngemäß eine Quellen- oder
Ursprungsspannung und je nach Anteile von Widerständen entsprechende
Proportionen. Sonst nichts.

Da fällt auch nichts ab, sondern es gibt jeweils einen proportionellen Anteil.
Kapiert das doch mal und lasst den Blödsinn mit Spannungsabfall weg.

Du siehst doch, wenn du andere Dinge hinzu zauberst, verlierst du den
Überblick und dichtest Dinge hinzu, die real garnicht existieren.

Wenn es um Spannung in der Einheit Volt geht, dann nur darum. Gibt es
Spannungsanteile, dann sind die jeweiligen Anteile zu berücksichtigen
und keine Einheiten die nicht existieren hinzu zu dichten.

Gewöhne dir an, die Dinge vereinfachend zu betrachten. Mathematisch zu
betrachten. Zuerst stehen da nur mal Zahlen und die zugeordnete Einheit
in rechteckiger Klammer.

Gibt es nur einen Widerstand, dann ist auch nur dieser eine Wert anteilig zu der übergeordneten Einheit zu verrechnen.
Eine Spannung an einem Widerstand bedeutet mathematisch genau was?
Irgendeinen Abfall, oder einen Spannungsanteil per welchem Teilungsfaktor?
Richtig, eins. Bei zwei Widerständen ist die Proportion anteilig der Widerstandsverhältnisse, usw. Wo gibt es da Abfälle?

Anstatt sich auf die wirklichen Zusammenhänge zu konzentrieren, basteln sich
manche Menschen irgendwas zusammen, was real nicht existiert und kommen dann sinngemäß ins schleudern. Merken dann aber nicht, warum sie sich selbst ins schleudern bringen ;-)

Nochmal zurück zu meinem Beispiel Meter. Ein Meter ist eindeutig definiert.
Gibt es bezogen auf diese Einheit entsprechende Anteile, bleiben diese Anteile auch immer auf die jeweilige Einheit bezogen.

Wenn es ein Meter langes Brett gibt, an dem nach einer Strecke von 0,3
Metern ein anderes Brett befestigt ist, gibt es nur die jeweiligen
Anteile auf den Anfang oder das Ende der Einheit bezogen. Fällt da
irgendwo 0,7 Meter Brett ab? Oder gibt es da irgendeine hypothetische
Energie?

Kommentar von SirKermit ,

"Was soll der Kappes mit Spannungsabfall und ähnlichem Geschwafel?"

Was ist dein Problem?

Kommentar von realistir ,

wieso dichtest du mir ein Problem an? Erkläre mal.
Ich vermute, du hast da eher Probleme als ich.

Denn Spannungsabfälle an Widerständen gibt es nicht!
Es gibt nur entsprechende Potentiale, Potentialunterschiede an Widerständen.

Kommentar von Usedefault ,

Aber warum fällt bei 10kOhm mehr Spannung ab, als bei 1kOhm als 2ter R? Weil sich im ganzen Leiter beteits Elektronen befindet und alle Elektronen nur zusammen bewegt werden können?

Kommentar von realistir ,

Lass doch das hinzu dichten irgendwelcher Theorie weg.
Die Elektronen sind nebensächlich, durch nichts bewiesen. Reine Theorie!

10 Kiloohm sind halt 10 mal mehr als 1 Kiloohm!
Folglich ist der Spannungsanteil entsprechend höher. Habe ich dir ausführlich genug erklärt.

Was sagt das Wort Potential genau aus? Elektronenfluss und nur das? Bleibe bei den einfachsten Formulierungen, füge da nichts hinzu. Es gibt keine Spannungsabfälle an Widerständen, sondern Potentialanteile! Merke dir das, verwende das und lasse Blödsinn weg. ;-)

Kommentar von Usedefault ,

realistr, du kennst dich ja aus und in Foren finde ich nichts:

Wie kann ich ein Audiosignal aus dem Handy, also ungefähr 100mV Wechselspannung verstärken, dass ich über 1V Wechselspannung verfügen kann?

Kommentar von realistir ,

liefere dann auch gleich sinnvolle informationen über die Randbedingungen mit.

Das Audiosignal liegt an welcher Schnittstelle (Stecker etc) vor?
Welche Betriebsspannung ist von wo verfügbar um aus dem 0,1 V Signal 1 V Signal für welchen Belastungs- bzw Abschlusswiderstand zu sorgen?

Mit welchem Widerstandswert ist das 0,1 V Signal belastbar?
Hast du das Audiosignal gemessen oder nur geschätzt?

Kommentar von Usedefault ,

Das Audiosignal liegt an einer Buchse vor, die mit zwei Kabeln abgegriffen werden kann.

Ich habe jetzt diese Kabeln mit einem Transistor auf B->E verbunden und greife dann bei einer Schaltung mit 9V Batterie den Kollektorstrom ab. Ist diese Lösung sauber, um das Signal in die Schaltung "hineinzubekommen"?

Aber ich denke, ich bräuchte da sowie einen Art Sinusverstärker, da ja nur die Stromveränderung den Lautsprecher betreibt.

Jetzt schwankt es zwischen 5V-5,1V, was beim Lautsprecher dasselbe ist.

Die 0,1V zeigt das Oszilloskop an, wenn man die Spannung direkt vom Handy abgreift.

Kommentar von realistir ,

0,1 V mit Oszilloskope gemessen bedeutet Spitzen-Spitzemspannung = 0,1 V! Ueff ist wesentlich kleiner.
Mit einem Transistor geht das nicht so einfach, wegen Arbeitspunkt.

Einfacher ist ein Operationsverstärker. Hast du welche in deiner Bastelkiste? Wenn ja, gib mal Typen bekannt.

Welche Ausgangslast soll an den Ausgang kommen?

Kommentar von Usedefault ,

Ich will damit einen Lautsprecher stärker machen, was mit Trafo bereits geklappt hat.

Ist der TDA7050 geeignet dafür?

Kommentar von realistir ,

ja tda7050 kann verwendet werden. Was soll Trafo in dem Zusammenhang?

Anstatt tda7050 können weitere fertige IC benutzt werden.
Einfach mal nach Audio Amplifier suchen lassen, gefundene IC Typen notieren, in die Datasheets schauen. Dort gibt es meist Applikationsbeispiele, also Schaltpläne zum IC.

Kommentar von Usedefault ,

Wenn ich das Signal über einen Trafo schicke, ertönt es am LS um vieles Lauter.

Expertenantwort
von Peppie85, Community-Experte für Elektronik, 32

ist vielleicht auf dem papier, oder im kopf der pauker so, aber in der praxis sind die 10 m leitung auch ein widerstand. daher bildet sich eine widerstandskette...

gehen wir mal davon aus, dein widerstand hinge am ende einer 10 meter langen telefonleitung´.... deren drähte haben häufig einen duchmesser von 0,6 mm. das entspricht knapp 0,3 mm²

demnach bildet sich eine widerstandskette mit insgesamt 11,2 Ohm. 0,6 Ohm für die 10 mter von der batterie zum widerstand, 10 ohm für den widerstand, und noch mal 0,6 für den weg zurück zur batterie...

demnach ist das potenzial am ausgang des widerstandes also NICHT 0!

das gleiche problem haben wir auch in der "richtigen" elektronistallation. auch wenn duch dickere kabel die widersände deutlich kleiner ausfallen, in altbauten, wo es noch den sogenannten Nulleiter gibt, kommt es durch die potenzialverschiebungen zu stromflüssen über antennen und netzwerkleitungen was zu empfangsproblemen und oder datenfehlern führen kann...

aus dem grund haben wir schon seit jahrzehnten die trennung zwischen neutral- und schutzleiter.

lg, anna

Kommentar von Usedefault ,

Ich denke mein Verständnisproblem liegt darin, dass ich nicht verstehe, warum an größeren Widerständen mehr Leistung erbracht wird als an kleinen Widerständen, obwohl der Strom überall gleich stark ist.

Kommentar von Peppie85 ,

weil an dem größeren widerstand mehr spannung abfällt...

nehmen wir mal an, an einer 12 volt stromquelle hängen 2 widerstände. einer mit 90 ohm, einer mit 30 ohm.

das macht dann insgesamt 120 ohm.

nach I = U / R ergibt sich so ein Strom von 0,1 Ampere.

zwischen den Anschlüsen des 90 Ohm Widerstandes fällt die spannung um 9 volt ab. zwischen den Anschlüssen des 30 Ohm Widerstandes noch mal um 3 volt...

9 volt x 0,1 Ampere... = 0,9 Watt.

3 volt x 0,1 Ampere = 0,3 watt...

macht insgesamt 1,2 Watt...

lg, Anna

Kommentar von Usedefault ,

Ja aber wenn nur einer mit 10Ω vorhanden ist, dann fallen alle 12V ab und bei der anderen Anordnung von dir fallen bei 90Ω nur 9V ab, obwohl 10Ω viel weniger sind.

Mir ist schon klar, dass auf Grund der Kirchhoffregel oder der Potentialdifferenz alle Abfälle gleich dem gesamten Spannungsabfall sein müssen und ich glaube ich weiß schon, wo mein Trugschluss lag: Im Stromkreis führt das Bremsen eines Ladungsträgers zum Bremsen aller Ladungsträger, wodurch der Widerstand eine gewischt bekommt und in Folge der ganze Kreis mehr erliegt. Wie bei einer Schleifmaschine, wo ein Holzklotz auch die ganze Maschine abbremst, während er die Energie abbekommt.

Antwort
von SirKermit, 34

Eine Batterie ist wie eine Elektronenpumpe, nach dem "Durchqueren" des Widerstandes werden sie doch wieder "hochgepumpt".

"auch wenn dann noch 10m Leitungen folgen."
Die haben auch einen ohmschen Widerstand, einfach ignorieren gilt nicht.

"In der Mechanik fällt ein Stein auf das Dach, gibt dort Energie ab und wird dann wieder vom G-Feld gegen Erde beschleunigt."
Wie meinen? Wer wird beschleunigt? De Stein bleibt liegen, nachdem er seine kinetische Energie abgegeben hat. Wobei während seines Falls eigentlich noch gar nicht passiert, da wird potentielle Energie in kinetische gewandelt. Wenn der Boden kommt, ist das was anderes.

Kommentar von Usedefault ,

Ich meinte der Stein wird reflektiert und springt dann vom Dach weiter in Richtung Boden.

Mir ist klar, dass die 10m Leitung auch Widerstand besitzen. Aber wenn ich einen R mit 10MΩ voranschalte, fällte die gesamte Spannung dort ab? Wieso werden die Elektronen nicht vom R gebremst und erhalten nach dem R erneut Energie? Liegt es daran, dass die Leitung vollgefüllt ist mit Elektronen?

Kommentar von SirKermit ,

Stichwort: Maschenumlauf nach Kirchhoff. Die Summe der Quellenspannung muss die Summe des Spannungsabfalls an den Senken ergeben. http://et-tutorials.de/4800/2-kirchhoffsches-gesetz-maschenregel/

Die Batterie erzeugt 9 Volt, im Netzwerk müssen dann auch die 9 Volt abfallen. Da bleibt nichts übrig.

Weiteres dazu: http://copperalliance.de/aus--und-weiterbildung/kupferwissen-f%C3%BCr-sch%C3%BCl...

Kommentar von Usedefault ,

Ja aber warum ist das so? Warum bekommt der große Widerstand so viel Spannung aber und 10 kleiner in Folge nur so wenig?

Expertenantwort
von realistir, Community-Experte für Elektronik, 29

Definitionsfehler. Was hat ein Potential mit Energie zu tun?
Ein Metermaß von 1 Meter Länge, hat wieviel Energie?
10 CM vom Metermaß wieviel davon? Egal wo auf der Meterstrecke.

Auf der Meterskala gibt es nur anteilige Strecken des Maßbandes, sonst nichts. Eine 9 Volt Batterie hat ein Potential von 9 Volt. Je nach Widerständen daran, teilt sich dieses Potential in Abschnitte auf. Sonst nichts.

Warum fügst du Dinge ein, die mit dem Grundprinzip nichts zu tun haben?

Kommentar von Usedefault ,

Und warum teilt sich das Potential so auf, dass an hohen Widerständen viel Potential abfällt?

Ich dachte der Potentialunterschied hat mit der potentiellen Energie der Elektronen zu tun.

Kommentar von treppensteiger ,

Vielleicht hilft dir die Vorstellung eines Stausees, Die Wasserhöhe entspricht dem Potential, der Widerstand einem Loch von mehr oder weniger Durchmesser in der Mauer. Wenn ich ein einziges Loch ganz unten rein mache, kann ich das ganze Potential nutzen, das Wasser fließt danach allerdings höchstens noch gemächlich in die Breite. Es "beschleunigt" nicht plötzlich wieder, wenn es nicht mehr einem tieferen Ort zufließen kann. 

!Diese Erklärungsform eignet sich nicht komplett für eine richtige Darstellung von Strom und Spannung.

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