Was ist ein Potential und wie rechnet man damit?
Ich würde gerne wissen was ein Potential in der Elektrotechnik ist und wie man damit rechnet. Wir schreiben bald eine Arbeit darüber und müssen es erklären und rechen können.Auf dem Bild könntet ihr mir ein zwei Lösungen sagen?
2 Antworten
Potential ist in der Elektrotechnik etwas wie die Höhe über Meer in der Geografie. Es ist etwas bezogen auf einen Referenzpunkt.
Physikalische Details hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Potential
Die Differenz zweier Potentiale nennt man Spannung.
Wenn das eine Potential null ist (vergleichbar mit der Meereshöhe), dann ist
das andere Potential sogar identisch mit der Spannung.
Mit Potentialen zu rechnen macht nur Sinn, wenn man ein Referenzpotential hat, also einen Bezugs-Level. Diesen kann man willkürlich je nach Bedarf festlegen.
Oft wird das tiefste Potential null gesetzt, dann sind alle andern Potentiale positive Werte.
Deine Aufgabe ist vermutlich so gemeint, dass das Masse-Zeichen unten als Nullpotential gelten soll. Jeder andere Punkt in der Schaltung hat dann ein anderes, meist höheres Potential (wenn nicht eine weitere Quelle das Potential unter null drückt). Das höchste ist meist das Plus der Spannungsquelle (falls nur eine vorhanden ist).
Falls also Punkt 15 null ist, hätte Punkt 01 das Potential von +12V.
Perfid in deiner Aufgabe ist nun, dass da mehrere Quellen vorhanden sind, die unter Umständen das Potential noch höher oder gar unter Null bringen könnten.
So subtrahiert man zum Beispiel die 5V von den 12V und bekommt für den Punkt 03 +7V Potential. Dies weil die Spannung 5V gegen die 12V zeigt.
Immer bezogen auf das Massezeichen, das wir mit null angenommen haben.
Die weiteren Punkte und Potentiale bekommt man mit Überlegungen zum Stromfluss und zum Spannungsabfall über weiteren Elementen.
Spannungsdifferenzen über Quellen sind konstant und gegeben durch die Quelle. Spannungspfeile in gleicher Richtung addieren sich, gegeneinandergerichtet subtrahieren sie sich.
Spannungsdifferenzen über Elementen ergeben sich durch die Maschenregel oder durch Stromfluss und Widerstand nach ohmschem Gesetz.
Danke für die die Erklärung. Aber was soll ich jetzt z.B bei der Aufgabe 2 machen wenn ich die Spannung zwischen 2 Punkten angeben soll z.B von P 1 zu P 8
Antwort für Aufg. 2 zu deinem Kommentar zu meiner ersten Antwort:
Spannung ist wie geschrieben und definitionsgemäss eine Potentialdifferenz. Also die Differenz zweier Potentiale an zwei gefragten Punkten.
Da es zwischen zwei Zahlen immer zwei Differenzen gibt (a-b oder b-a), muss man sich auf die Richtung der Spannung festlegen. Die Richtung, die man meint (von / nach) wird mit einem Spannungspfeil angedeutet. (Die Bezeichnung "zwischen A und B" ist nicht so eindeutig.)
Meist wird der Spannungspfeil vom höheren zum tieferen Potential gezeichnet. Deshalb hat z.B. die Quelle ganz links eine Spannung von (+)12V.
Wäre der Pfeil umgekehrt, müsste man die Spannung mit -12V angeben (also von - nach + gemessen).
Ich weiss halt nicht, in welcher Ausbildung oder welchem Fach ihr solche Aufgaben bekommt. Um solches zu lösen, solltest du gewisse Grundkenntnisse mitbringen und anwenden können (Maschenregel, Knotenregel, Ohm'sches Gesetz, Spannungsteiler, ...).
Zuerst ein einfacheres Beispiel:
- wenn an P15 (und P14 und P13) das Nullpotential angenommen wird, haben wir an P01 (und P02 und P04) +12V Potential. Somit haben wir von P01 nach P15 +12V. Oder von P15 nach P01 -12V.
- P03 liegt eben 5V tiefer als P01, also auf +7V.
- Somit ist die Spannung von P03 nach P15 7-0 = 7V.
- Und zwischen P03 und P01 (oder besser "von P03 nach P01)" 7-12 = -5V Spannung.
Für das Potential bei P08 (P09=P10) wird's schwieriger: hast du P07 herausgefunden?
- Hier wird die Aufgabe genau genommen sogar unterbestimmt, man kann sie nicht guten Gewissens exakt lösen, bzw. man müsste wissen, was der Fragesteller annimmt. Denn
- Das Potential P08 liegt irgendwo zwischen P07 und P14, die Spannung zwischen P07 und P14 teilt sich auf die Lampe und auf den Ersatzwiderstand R4//R5 auf. Wie genau lässt sich nicht sagen! Denn
- entweder meint der Fragesteller, die Lampe müsste 12V aufweisen oder "bekommen" (was hier nicht möglich ist - weisst du warum...?)
- oder er meint, die Lampe sei ein ohm'scher Verbraucher, also mit einem konstanten Widerstand von 12V/1,5A, was aber falsch ist, weil sich Glühwendel nicht linear verhalten.
Denk mal noch etwas weiter, dann helf ich dir wieder.