Wie funktioniert Erdung?
Hallo, wenn ich ein negativ geladenes Elektroskop erde, neutralisiert sich ja die Ladung. Aber weshalb? Der Boden ist doch neutral geladen und die Elektronen werden doch gleichzeitig abgestoßen, sowie angezogen? Danke
Hier noch ein Bild.
1 Antwort
Du erdest normalerweise einen Pol (Minuspol) Deiner Spannungsquelle. Die Spannung ist dann relativ zur Erde. Wenn Du aus anderen Orten der Schaltung in die Erde etwas reinleitest, kommt's dann auch gleich zum Minuspol der Batterie.
Also nochmal, wenn ich ein negativ geladenes Elektroskop habe und eine neutrale Erde, müssten doch die negativ geladen Elektronen abfließen. Aber wieso? Die Kräfte neutralisieren sich doch?
Wieso denn? Stell Dir das mal mit Schmutzwasser vor.
Du hast ein Schnapsglas mit klarem Wasser. Du färbst das Wasser rot (analog: Du lädst das Elektroskop auf). Und dann legst Du das Schnapsglas in ein Schwimmbad. Am Ende hast Du den Inhalt des Schnapsglases im Schwimmbad. Und den Inhalt des Schwimmbads im Schnapsglas. D.h. die Konzentration Deines Farbstoffes im Schnapsglas ist fast null.
Hört sich logisch an. Kannst du es bitte noch einmal anhand der Elektronen erklären. Weil da können sich die Ladungen auch abstoßen.
Das Elektroskop kann nur negativ geladen sein, wenn etwas anders positv geladen ist. Gleicht sich die Ladung aus ist alles wieder neutral.
Die Frage ist nur wie und wo dieser Ausgleich stattfindet.
Bei einem Blitz zb trennt sich die Ladung, durch Reibung, zwischen der Erdoberfläche und den Wolken. Wird der Ladungsunterschied (Spannung) zu hoch erfolgt der Ausgleich als Blitzt
Könnte man nun Wolken Erden, gäbe es keine Blitze mehr, weil die Ladungstrennung ûber die Erdung sofort wieder ausgeglichen wird.
Wie und wo kann man so festlegen.
Die Erde leitet Strom und wurde als 0 Volt potential definiert.
Du erdest die Bauteile aus 2 Grűnden:
1: zum Ausgleich von statischer Aufladung.
2: um alle berührbare , stromleitenden Teile auf das selbe Potential zu bekommen.
Beides verhindert einen ungewollten Stromfluss (zb Blitzt) durch empfindliche Elektronik oder durch dich.
Im Stromnetz braucht man die Erdung fûr die Funktion des FI- Schalters. Der Fehlerstrom fliest durch die Erde zurűck zum Sternpunkt am Trafo, fehlt somit am Neutralleiter beim FI, deswegen löst er aus .
Ich habe noch ein Bild hinzugefügt. Aber von der Logik her müsstrn doch die positiven Ladungen kommen, um das Elektroskop zu neutralisieren. Diese können sich aber doch gar nicht bewegen. Wie findet dann der Ausgleich statt? Danke für die ausführliche Erklärung.
Du hast jetzt irgendwie negative Ladungen auf dem Elektroskop. Die Erde ist sehr sehr groß, aber neutral. Wenn sie können, dann werden sich die überzähligen Elektronen so weit wie möglich verteilen, damit sie nicht alle auf einem Haufen sind.
Und das ist dann wie ein leeres Wartezimmer. Die gehen nicht alle in die erste Reihe, sondern sie verteilen sich so, dass sie möglichst weit voneinander weg sind.
Ok, also wandern dann alle Elektronen in die Erde bis das Elektroskop neutral ist?
Ok, soweit ist mir das jetzt einigermaßen klar. Aber es muss doch irgendwie eine Art Gleichgewicht nach dem Entladen herrschen, da die Elektronen sich ja sonst noch mal rückverteilen würden?
Nein. Dein Elektroskop ist das Schnapsglas.
Das ist genauso wie wenn Du sagst: Ich habe ein Schnapsglas voll Urin, und drehe das Schnapsglas im Schwimmbecken um. Danach habe ich ein Schnapsglas mit 50% Urin, 50% Wasser und ein Schwimmbad, in das sich ein halbes Schnapsglas Urin verteilt.
Nö, so läuft das nicht.
Also ist die Ladung, nachdem die Elekronen vom Elektroskop in die Erde abgeflossen sind in der Erde gleich der auf dem Elektroskop. Sonst würde es ja zum Ausgleich kommen.
Es geht um die Ladungsdichte. Die muss gleich sein.
Das sind nicht zwei Ladungen rechts und 3 Ladungen links.
Sondern es gibt 10^23 Plätze für Ladungen auf der einen Seite, grob gerechnet 10^40 Plätze für Ladungen auf der anderen Seite. Und es gibt da vielleicht 10^10 Ladungen, die unterwegs sind.
Die suchen sich jetzt Plätze und verteilen sich gleichmäßig. D.h. es gibt für eine Ladung 10^30 Plätze wo sie hinkann. Das ist ziemlich viel. D.h. du hast praktisch keine Ladung pro Platz.
Meine Annahme war nur eine Vereinfachung. Sprich wenn die Elektronen vom Elektroskop abfließen(in die Erde), sie hatten nur wenig Platz, dann haben sie in der Erde viel mehr Platz und es herrscht eine Art von Gleichgewicht zwischen Erde und Elektroskop?
Ja. Man könnte auch mit Kapazität argumentieren. Die Erde hat eine große Kapazität. Kapazität ist definiert als Spannung pro Ladung. Das Elektroskop hat eine kleine Kapazität, also viel Spannung pro Ladung. Die beiden werden sich ausgleichen, wenn geerdet. D.h. sie werden sich so einstellen, dass die Erde und das Elektroskop die gleiche Spannung haben.
Die Kapazität ist nur ein Ausdruck dafür, dass Du viel mehr Ladungen in die Erde reintun kannst, bevor sich da "was tut".
So, ich hoffe, das war hilfreich. Ich bin jetzt raus, den Rest musst Du allein gehen.
Es ist egal ob die positiven zur negativen fliest oder die negativen zur positiven.
Auf dein Bild bezogen kann es ja oben nur dann nur negative geben, wenn irgendwie die positiven nach unten gelangt sind (statische Aufladung ).
Somit wird findet hier bei der Erdung der Ausgleich statt indem die Positiven wieder nach oben fliesen.
Aber was hat das mit dem Elektroskop zu tun? Ich meine nur was passiert, wenn das Elektroskop negativ geladen ist und mit dem Boden verbunden wird?