Was wäre der Widerstand beim Wasserhahn?
Wenn man mal das Ohmsche Gesetz auf den Wasserfluss beim Wasserhahn überträgt. Dann wäre ja die Spannung quasi wie sehr man den Wasserhahn aufdreht und die Stromstärke wieviel Wasser fließt. Was wäre für dieses Beispiel jetzt ein anschaulicher Vergleich für den Widerstand?
Vor allem verstehe ich aber auch nicht, wenn man einen Widerstand jetzt hat, dann kommt der doch erst nach einer gewissen Zeit. Aber es gilt ja U0 = Rges*I0. Aber woher "weiß" denn der Strom schon vorher, dass da gleich ein Widerstand kommt? Das wäre doch beim Wasserhahn auch nicht so, da kann doch jetzt ein Widerstand, der erst später kommt, nicht die "Anfangsspannung" und den "Anfangsstromfluss" beeinflussen.
5 Antworten
".... wäre ja die Spannung quasi wie sehr man den Wasserhahn aufdreht ...."
Nein! Die Durchflussweite des Zapfhahns bestimmt hauptsächlich dessen Strömungswiderstand. Und der entspricht dem elektrischen Widerstand eines elektrischen Bauelementes. Je größer die Durchflussöffnung, desto kleiner der Strömungswiderstand und desto größer die Durchflussmenge pro Zeit. Das entspricht der Stromstärke.
Der hohle Querschnitt des Wasserrohres bestimmt neben dem spezifischen Reibungskoeffizienten der Rohrwandung und der Rohrlänge den Strömungswiderstand des Wassers. Analog: Der Leiterquerschnitt des elektrischen Leiters bestimmt neben dem spezifischen Leitwert des Drahtes und der Drahtlänge den elektrischen Widerstand der elektrischen Zuleitung.
Der elektrischen Spannung entspricht der Wasserdruck.
Wenn wir den Zapfhahn öffnen, dann fließt in der unverzweigten Wasserzuleitung an jeder beliebigen Stelle jederzeit die gleiche Wassermenge pro Zeit (analog zur Stromstärke). Das Wasser wartet mit seiner Strömungsgeschwindigkeit nicht auf die Entdeckung der Widerstände, die von Anfang an schon da sind. Der Wind, der durch den Wald streicht, zählt auch nicht erst die widerborstigen Bäume durch, um seine Geschwindigkeit einzurichten. Die Bäume bremsen doch alle gleichzeitig den Wind ab!
Beim unverzweigten elektrischen Stromkreis ist die Stromstärke immer an jeder Stelle gleich. Beim Einschalten setzen sich alle freien Elektronen gleichzeitig in Bewegung wie z.B. die Perlen auf einer geschlossenen Perlenschnur. Beim Perlenkreis wird die Geschwindigkeit der Perlen ohne Zeitverzögerungen jederzeit vom Gesamtwiderstand des Kreises bestimmt. Genauso wird beim elektrischen Stromkreis die Stromstärke ohne Zeitverzögerungen jederzeit vom Gesamtwiderstand des Kreises bestimmt. Dazu bedarf es niemals einer räumlichen oder zeitlichen Vorausschau. Es ist doch alles überall gleichzeitig wirksam!
Zeitliche Verzögerungen bei Druck und Durchflussmengen ließen sich bei Wasserleitungen konstruieren durch Luftblasen im Rohr. Dem entsprechen in der Elektrotechnik die Kondensatoren.
Alles klar soweit, oder noch Fragen dazu?
wie weit man den Wasserhahn aufdreht ist der Widerstand. Die Spannung ist der Wasserdruck in der Leitung.
Anders als beim Wasserhahn gibt es bei elektrischen Leitern keine "Luft", dh Bereiche "ohne" Ladungsträger - freie Elektronen sind überall in Metall. Und es herrscht Kontinuitätsbedingung - die Ladungsträger können sich nur in der ganzen Strecke gleich bewegen oder gar nicht, wie beim Autobahnstau.
Aber woher "weiß" denn der Strom schon vorher, dass da gleich ein Widerstand kommt? Das wäre doch beim Wasserhahn auch nicht so, da kann doch jetzt ein Widerstand, der erst später kommt, nicht die "Anfangsspannung" und den "Anfangsstromfluss" beeinflussen.
Wasser ist nicht komprimierbar. Wenn am Wasserhahn ein Widerstand ist und es da nur schleppend voran geht, dann überträgt sich das auch auf die ganze Leitung
Nö, die Spannung wäre der Wasserdruck und der Wasserhahn der verstellbare Widerstand drehst du auf niedrigerer Widerstand, drehste zu höherer Widerstand so einfach ist es.
Für Hydraulik gelten andere Gestze als für Elektrizität