Warum Potentialdifferenz nur vor und nach Verbraucher?
Hallo,
In dem unteren Bild ist ein einfacher Stromkreis mit mehreren Verbrauchern abgebildet. Allerdings habe ich mit dem Verständnis bezüglich der Potentialdifferenz noch ein paar Schwierigkeiten.
Das hier zwischen Plus- und Minuspol eine Spannung/Potentialdifferenz von 2,5V herrscht ist mir klar. Trotzdem verstehe ich nicht ganz warum die Potentialdifferenz innerhalb des Stromkreises immer nur vor und nach einem Verbraucher „zustande“ kommt.
Angenommen ich schaue mir den Teil Plus-Pol bis zum ersten Verbraucher an (rot gekennzeichnet). Würde ich hier die Potentialdifferenz in zwei Punkten innerhalb dieses roten Abschnittes messen wollen würde dann wirklich dabei 0V herauskommen? Wenn ja, warum immer nur vor und nach Verbrauchern Potentialdifferenzen? Hat dieser Unterschied diesbezüglich mit dem ohmschen Widerstand der Verbraucher zutun?
Was wäre nun zum Beispiel wenn es gar keine Verbraucher in dem Beispiel geben würde, mal abgesehen von Kurzschluss und so. Könnte man eine Potentialdifferenz dann wirklich nur an den beiden Polen und nirgendwo innerhalb des Stromkreises messen?
4 Antworten
Würde ich hier die Potentialdifferenz in zwei Punkten innerhalb dieses roten Abschnittes messen wollen würde dann wirklich dabei 0V herauskommen?
Nein und ja. Also rein theoretisch betrachtet stellt man die Kabel mit unendlich kleinem Widerstand da. Jeder Widerstand auch der Leitungswiderstand wird als eigenes Bauteil verstanden so ist es aber nicht in der Realität.
Das heißt die Potentialdifferenz die du auf einem Leiter misst ist davon abhängig wie viel Leitungsweg zwischen den Messpitzen liegt. Denn je länger ein elektrischer Leiter wird, desto größer wird der Widerstand. Das heißt jeder Weg an einem elektrischen Leiter stellt einen gewissen elektrischen Verbraucher da. Die Ladungen können sich nicht bewegen ohne ein wenig Arbeit verrichten zu müssen und genau das ist auch der Knackpunkt.
Die elektrische Spannung ergibt sich aus der Potentialdifferenz und sagt uns wie viel Energie beim Stromfluss frei werden würde also wie viel elektrische Arbeit verrichtet werden kann. Die elektrische Spannung ist das Potential arbeit zu verrichten.
Da an jedem elektrischen Verbraucher physikalisch Arbeit verrichtet wird (Nur deshalb haben wir Verbraucher in einem Stromkreis) muss an jedem Verbraucher auch eine Potentialdifferenz herrschen, der Aussagen über das potential pro Ladung Arbeit zu verrichten macht.
Leider müssen Ladungen auch im elektrischen Leiter Arbeit verrichten die dadurch entstehende Leistung wird "Verlustleistung" genannt. Verlust deshalb weil es ja nicht unser Ziel der Schaltung war die Kabel zu erwärmen sondern etwas zu beleuchten oder anzutreiben. Die Warmen Kabel stören uns hingegen mehr als das sie nützen. Deshalb ist es Verlust. Bedeutet also nicht, dass hier Energie verloren geht, die Wärmeenergie können wir in dieser Anwendung lediglich nicht gebrauchen.
Schaltpläne sind eine abstrakte Darstellung. Es wird davon ausgegangen, dass die dargestellten Leitungen ideal leitend sind. Daher gibt es z.B. zwischen den beiden Enden der roten Leitung keine Potentialdifferenz (Spannung).
In der Realität würde man eine (wenn auch kleine) Spannung messen. Überall wo Strom fließt, fällt auch eine Spannung ab. (Ausnahme: Supraleiter)
Es ist in Schaltplänen auch so, dass sie normalerweise nicht die reale räumliche Anordnung der Bauelemente widerspiegeln. Es geht nur darum, wie sie elektrisch miteinander verbunden sind.
Hat dieser Unterschied diesbezüglich mit dem ohmschen Widerstand der Verbraucher zutun?
Ja.
Könnte man eine Potentialdifferenz dann wirklich nur an den beiden Polen und nirgendwo innerhalb des Stromkreises messen?
Bei einem idealen Leiter, der Null Ohm hat: Ja. Wobei bei diesem idealen Kurzschluß an der Spannungsquelle keine Spannung mehr gemessen werden könnte.
Ohne Widerstand zwischen den beiden Messpunkten kann ja keine Potentialdifferenz auftreten, weil sich die beiden Potentiale dann voll ausgleichen über die Leitung.