Siehe Schaltplan. Wieviel Zeit vergeht, bis die LED zu leuchten beginnt?
Im Schaltplan ist eine einfache Schaltung dargestellt. An den Leiterbahnen habe ich die Zeit in Milisekunden aufgeschrieben, welches der Strom benötigt diese vollständig zu durchlaufen. Es braucht insgesammt 6m S zur Lichtschalter hin und wieder 6m S um zur Batterie zurück zu kehren.
Wieviel Zeit vergeht, bis der gelbe und der rote LED nach dem Schalten zu leuchten beginnen?
Beide gleichzeitig nach 12 Milisekunden?
Oder der gelbe LED doch früher?
Danke schon mal für Antworten
6 Antworten
Man kann für die langen Leitungen ersatzweise auch Induktionsspulen einsetzen, die eine Größe proportional zur Laufzeit haben.
Dann sieht man, dass in beiden Zweigen die Laufzeit 6 msec beträgt. Der Spannungsimpuls des Schalters breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, ist also über all fast gleichzeitig. Dadurch ist es erklärlich, dass der Strom überall fast gleichzeitig anwächst, verzögert durch die Induktivität der Leitungen.
- Das geht sehr viel schneller (AFAIK Lichtgeschwindigkeit)
- Gleichzeitig
Strom ist kein "Postmännchen", das von einem Pol zum anderen latscht und unterwegs die Lichter mit Strompaketen beliefert xD.
Viel mehr ist es so:
Die Leiterbahn ist aus Kupfer. Also gaaaanz viele Kupferatome, die so angeordnet sind, dass ihre negativen Elektronen frei beweglich sind (das macht es leitfähig).
Jetzt haste noch eine Batterie: Am Minuspol ein Elektronenüberschuss, am Pluspol ein Mangel. Dies ist die Spannung.
Je einen Pol an ein Ende der Leiterbahn:
Nun haben diese Ladungen den Drang, sich auszugleichen. Wenn über eine Leiterbahn eine Verbindung von Plus nach Minus hergestellt wird, drängelt sich ein Elektron des Minuspols in die Leiterbahn, so dass eine Schubs-Kettenreaktion stattfindet, bis am Plus- Ende ein Elektron aus der Leiterbahn in den Pluspol der Batterie geschubst wird.
Das ist so ähnlich, als würdest du einen Klorollen-Pappkern mit Tischtennis-Bällen befüllen und auf einer Seite einen "zu viel" hineinschieben: Alle bereits in der Rolle befindlichen rücken einen Platz auf und der letzte fällt am anderen Ende heraus.
Die Batterie zieht das Elektron zudem im Inneren wieder zum Minuspol für die nächste "Runde". Das funktioniert irgendwann nicht mehr (Innere Chemie verbraucht irgendwann) und die Batterie geht "leer" (Spannung bricht ein).
Das passiert natürlich mit ganz vielen Elektronen - Es fließt Strom. Je mehr, desto mehr Strom.
Da das bis hierhin ein Kurzschluss ist, ist es mehr als sinnvoll, Verbraucher in den Stromkreis einzubringen, die den Stromfluss begrenzen. In deinem Fall sind das die LEDs und ein Vorwiderstand.
Daher leuchten die LEDs gleichzeitig (oder um einen Nanosekundenbruchteil die rote zuerst, was jedoch in deinem Fall völlig Latte ist, da das erst wichtig wird, wenn extrem hohe Taktungen verwendet werden.)
Dieses Kindervideo veranschaulicht das ganze so schön: https://www.youtube.com/watch?v=DMEVAlX_rd8
Die gelbe und die rote LED sind unterschiedliche Bauteile, für die Emission von Licht mit einer anderen Wellenlänge, und damit Frequenz und Energie der Photonen, braucht es eine unterschiedliche Spannung und eine unterschiedliche Lücke im Halbleiterspektrum. Der Spannungsabfall über den beiden LEDs wird dann auch unterschiedlich sein. Oder sind es die gleichen Bauteile und es geht nur um die Kabel?
Dann fängt eine LED erst an zu leuchten, wenn eine bestimmte Stromstärke überschritten wird.
Die angegebene Zeit ist nicht eindeutig. Ist das die Zeit, die ein Signal entlang des Kabels braucht? Oder ist es die Zeit, bis ein bestimmtes Elektron durch das ganze Kabel gewandert ist? Die Driftgeschwindigkeit von Elektronen im Leiter ist erstaunlich langsam, das wird es also nicht sein. Da du aber »Strom durchlaufen« schreibst, scheint es schon um die Ladungsträger selbst zu gehen.
Die Frage ist zu merkwürdig, als dass ich sie beantworten könnte. Vielleicht kannst du ja noch ein wenig mehr dazu schreiben.
»Die Zeit ist Dauer, die ein Elektron benötig um von A nach B zu kommen. Also nahezu Lichtgeschwindigkeit.« — Woher hast du das? Das stimmt überhaupt nicht. Ein die Elektronen bewegen sich ziemlich langsam durch den Leiter, der Strom jedoch deutlich schneller. Die Driftgeschwindigkeit ist deutlich weniger als Lichtgeschwindigkeit.
schon mal überlegt ob der + Pol schneller Elektronen "ansaugt" oder der -Pol schneller "rausbläst"? Du kannst nicht behaupten dass vom Schalter ein Impuls in einer Richtung startet.
Dann die nächste Frage: ist der Strom auf der Leitung nicht um vieles schneller als die Leds brauchen um endlich Lichtwellen auszusenden? Wie beim Herd: Strom rinnt sofort aber die Wärme fühlst erst nach vielen Sekunden, abhängig von der Art der Platte.
Die Zeitangaben sind Nonsens. Der elektrische Strom ist kein "Männchen", das vom Pluspol zum Minuspol der Spannungsquelle wandert und eben mal das eine oder andere Bauelement passiert. Hier hat man es mit der Impulsübertragung, die das elektrische Feld auf die Leitungselektronen ausübt zu tun. Und dieser Vorgang erfolgt mit (annähernd) Vakuumlichtgeschwindigkeit. Also leuchten beim Schließen des Schalters beide LED´s sofort und gleichzeitig.
Gruß, H.
Also wenn der Lichtschalter sich in Australien befindet. Und die Batterie mit LEDs in Deutschland. Könnte ich dann beim Schalten immer sofort und zeitgleich die LEDs leuchten sehen? Also genauso schnell als würde der Strom einen kürzeren Weg genommen haben?
Sobald der Stromkreis geschlossen ist, stehen alle Leitungselektronen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Dieses elektrische Feld baut sich beim Schließen des Stromkreises mit Lichtgeschwindigkeit aus. Es übt auf alle im Stromkreis befindlichen Leitungselektronen die Coulombkraft aus, egal wie weit sie von der Spannungsquelle entfernt sind. Folglich setzen sich die Elektronen gleichzeitig in Bewegung. Sie bewegen sich dabei erstaunlich langsam, also extrem langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit. An welcher Stelle sich ein Strommesser im Stromkreis auch befinden mag; sie alle messen beim Schließen des Stromkreises sofort und gleichzeitig die gleiche Stromstärke. Vergleichbar wäre das mit Wasseruhren, die an verschiedenen Stellen in einer vollständig mit Wasser gefüllten Wasserleitung verbaut sind. Sobald der Absperrschieber des Zulaufes geöffnet wird, laufen alle Wasseruhren und messen das gleiche Durchflussvolumen.
Ok ich glaube ich habs verstanden.
Man kann quasi sagen dass der Strom mit unendlich hoher Geschwindigkeit durch jede LED fließt und daher an jeder Stelle gleichzeitig gemessen wird. Dies ist allerding nur in der 3. Dimenson so zu betrachten. Wenn man jedoch die 4. Dimension (Raumzeit) heranzieht, worin sich der Strom dort nur mit einer max. Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, Leuchten beide LEDs erst einige Milisekunden später (für die Person die sich am Schalter befindet). Darum würde ein Senden und Empfangen des Morsezeichens nur mit Verzögerung funktionieren, die Abhängig von der Leiterlänge wäre.
Mein Fehler war, dass ich die Lichtgeschwindigkeit auf die 3. Dimension übertragen habe, in der sich der Impuls eine LED nach der anderen ausbreitet.
Die LEDs sind nur Symbolisch zu verstehen.
Ich hätte hier auch ein Amperemeter oder Lampe genommen. Aufjedenfall ist die Messung an beiden stellen gleich.
Die Zeit ist Dauer, die ein Elektron benötig um von A nach B zu kommen. Also nahezu Lichtgeschwindigkeit.
Von der Batterie zur gelben LED zB 1mS
und 5 weitere Milisekunden um zum Lichtschalter zu gelangen, usw.
Theoretisch könnte man auch sagen: 1km bis zur LED und 5 weitere km zur Lichtschalter.
Ich hoffe die Frage ist nun Verständlich