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Frage zu Spannung

Diskutiere Frage zu Spannung im Lehrling und Studi Forum Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Hallo zusammen, quäle mich jetzt seit Tagen durch die (Grund-)Grundlagen der Elektrotechnik :) Bei der Spannung hab ich aber noch ein wenig...

  1. #1 aquintus, 17.09.2010
    aquintus

    aquintus Schlitzeklopfer

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    Hallo zusammen,

    quäle mich jetzt seit Tagen durch die (Grund-)Grundlagen der Elektrotechnik :) Bei der Spannung hab ich aber noch ein wenig Verständnisprobleme. Zunächst erst mal das was ich mir bisher so zusammengeschrieben habe:

    Also so grundsätzlich hab ich schon verstanden was die Spannung ist, allerdings verstehe ich manche Sachen bezogen auf Strom nicht so ganz:

    Angenommen wir haben einen simplem Stromkreis mit Spannungserzeuger, Leiter und Verbraucher:

    [​IMG]
    1) Wenn ich z.B. die Spannung oben auf der grünen Leitung messe an 2 Punkten. Dann erhalte ich ja quasi 0 Volt, da beide Punkte das gleiche Potential haben. Laut definition können Körper mit gleichem Potential ohne Arbeitsaufwand verschoben werden. Das würde aber doch bedeuten, dass unterhalb des Verbrauchers und auf der oberen Leiterbahn der Strom ohne Spannung fließt?!

    2) Messe ich am Anfang der Glühbirne und dahinter, so habe ich (angenommen ich habe 12V) einen Spannungsabfall von 12V. Wie bewegen sich die Teilchen denn dann weiter? Es muss ja gewährleistet sein, dass alles was oben geflossen ist auch unten wieder rein kommt.

    Eigentlich gehts bei den beiden Fragen ja um das gleiche. Ich hoffe es findet sich einer der mir das so einfach wie möglich erklären kann. Mir fehlen nur noch paar Ecksachen bis ich das ganze System verstanden habe.

    Vielen Dank schon mal für eure Hilfe!

    MfG
     
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  3. #2 alterlich, 17.09.2010
    alterlich

    alterlich Lüsterklemmer

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    AW: Frage zu Spannung

    also ich glaube dein problem löst sich auf wenn du betrachtest, dass die Zuleitung keine Supraleiter sind. Mißt du an zwei Punkten auf einer Zuleitung, dann hast du sehr wohl einen(wenn auch sehr kleinen) Spannungsabfall. Stell dir einfach die Zuleitungen als Reihenschaltung sehr, sehr vieler kleiner Widerstände vor.

    gruss
     
  4. #3 aquintus, 17.09.2010
    aquintus

    aquintus Schlitzeklopfer

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    AW: Frage zu Spannung

    Hi,

    danke für die schnelle Antwort. Macht dann in der Tat Sinn :)

    Also wird wirklich bis zum Ende Spannung verbraucht. Also bis es wieder in der Batterie angekommen ist?

    Und wenn das Potential dann wirklich 0 ist, dann kann auch kein Strom mehr fließen?!

    Danke und einen schönen Abend noch :)
     
  5. #4 alterlich, 17.09.2010
    alterlich

    alterlich Lüsterklemmer

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    AW: Frage zu Spannung

    naja, wenn du das so formulieren willst :D. allerdings "verbraucht" sich Spannung nicht, es findet schlicht Ladungsausgleich statt
     
  6. #5 kalledom, 18.09.2010
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Frage zu Spannung

    Hallo,
    Spannung wird nicht verbraucht, Spannung liegt an zwei Punkten an.
    An einer Batterie liegt die Spannung am Plus- und Minuspol an.
    Bleiben wir mal bei der technischen Stromrichtung; am Pluspol wäre dann durch den chemischen Prozess in der Batterie ständig ein Elektronen-Überschuß und am Minuspol ein Elektronen-Mangel. Die Elektronen möchten natürlich vom Plus- zum Minuspol zurück. Das können sie aber nicht, weil Luft nicht leitet.
    Jetzt kann ich Kupferdraht an der Batterie anschließen. Dann ist auch an den beiden Enden der Leitung die "Elektronen-Differenz". Vom Plus- zum Minuspol können die Elektronen aber immer noch nicht, weil da immer noch Luft zwischen ist, die keine Elektronen durch läßt.
    Wenn ich die beiden Drahtenden zusammenhalte, ja dann können die Elektronen fast ungehindert durch den leitenden Kupferdraht vom Plus- zum Minuspol und der chemische Prozess in der Batterie hat ordentlich was zu tun, die "Elektronen-Differenz" aufrecht zu halten. Weil aber so viele Elektronen durch den Draht "wandern", stoßen die so sehr aneinander, daß es in dem Draht fürchterlich heiß wird; der Draht wird anfangen zu glühen, sofern die Batterie nicht schlapp macht und keine Elektronen-Differenz mehr aufbaut. Die Spannung bricht bei hohem (Kurzschluß-)Strom an den Batteriepolen zusammen, weil sie einen Innenwiderstand hat, an dem dann ein Teil der Spannung (oder bei Kurzschluß fast alles) abfällt. Eine leere Batterie hat einen hohen Innenwiderstand, weshalb bei Belastung die Spannung zusammen bricht und beim Messen mit einem hochohmigen Voltmeter nicht, weil da ja fast kein Strom fließt.
    Wenn statt dem Kurzschluß z.B. eine Glühlampe angeschlossen wird, dann können die Elektronen zwar von Plus nach Minus, aber nur über den Widerstand / Glühwendel der Glühlampe. Es ist also eine Kraft, nämlich die Spannung erforderlich, um die faulen Elektronen durch den Glühwendel zu treiben.
    Ist die Spannung nicht hoch genug, dann wird die Lampe nur leicht glimmen, weil nur wenig Elektronen von Plus über den Wendel nach Minus kommen.
    Ist die Spannung zu hoch, dann werden wahrscheinlich zu viele Elektronen den Wendel zum VERglühen bringen.
    Die Spannung treibt also je nach Höhe mehr oder weniger Elektronen durch die Widerstände, die sich zwischen dem Plus- und Minuspol befinden.
    1 Volt ist die Spannung, die einen Strom von 1 Ampere durch einen Widerstand von 1 Ohm treibt.
    Wieviel (Millionen / Milliarden) Elektronen sich bei 1 Ampere durch einen (Leitungs-)Querschnitt von 1mm² bewegen, das steht auch irgendwo geschrieben.
     
  7. #6 NachtHacker, 18.09.2010
    NachtHacker

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    AW: Frage zu Spannung

    Also die Elektrische Spannung entsteht nicht durch Trennung von Protonen und Elektronen, denn hierfür müsste eine sehr hohe Kraft aufgewendet werden um diese stabilen atomaren starken Kräfte zu zerlegen. Ebenso neutralisieren sich die Elektronen nicht in dem sie sich wieder mit einem Protonen verbinden, soetwas passiert bei einer Kernspaltung und Kernfusion, aber nicht beim elektrischen Strom!
    Wenn dann kann Elektrische Spannung nur mit freien Elektronen erzeugt werden. Freie Elektronen sind, wie der Name schon sagt "frei", weil sie nicht an ein Proton gebunden sind und desshalb überzählig sind. Diese Elektronen können leicht verschoben werden und die Spannung entsteht dann, dass es auf einer Seite viel freie Elektronen und auf der anderen wenig freie Elektronen gibt.
    Atome die freie Elektronen zur Verfügung stellen, können auch mehrere freie Elektronen aufnehmen, diese haben aber immer das Bestreben diese "Überlast" wieder los zu werden.

    Weiterführende Lektüre:
    Elektrischer Strom ? Wikipedia
    Elektrische Spannung U (Volt)
     
  8. #7 aquintus, 18.09.2010
    aquintus

    aquintus Schlitzeklopfer

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    AW: Frage zu Spannung

    Und ich dachte ich hätte es so langsam mal begriffen... :( Wenn Spannung nicht aus der Kraft die zur Ladungstrennung benötigt wird hervorgeht, dann kann ich ja quasi noch mal bei Adam und Eva anfangen?! Versuche seit Tagen das zu verstehen :/

    Wenn ihr noch mal so nett wäret

    1) Elektronen und Protonen haben anziehende Kräfte, also das bestreben sich auszugleichen (neutralisieren). Das war für mich eigentlich der Grund, das Strom fließt. Nun wird gesagt, dass diese sich nicht "verbinden" (oben steht doch auch was von Ladungsausgleich, ist das nicht die Neutralisierung eines Atoms?). Freie Elektronen müssen doch auch erst einmal geschaffen werden. Von Natur aus ist ein Atom doch neutral (Atomkern mit Protonen und Neutronen und Atomhülle mit Elektronen)?!

    2) Wenn Spannung nicht durch Trennung der Elektronen und Protonen hergestellt wird. Wie dann?

    3) Noch eine "dumme" Frage. Schließe ich eine Batterie, welche 12V liefert an einen Verbraucher, der z.B. 100 Volt braucht. So fließt der Strom, allerdings durch die zu niedrige Spannung viel zu langsam. Ziehe ich jetzt die Klemmen von der Batterie ab, befinden sich doch noch etliche Elektronen im Verbraucher/Leitung. Können Elektronen verloren gehen?

    Schönen dank schon mal und Gute Nacht :)

    Gruß aquintus
     
  9. #8 NachtHacker, 18.09.2010
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    NachtHacker Spannungsgeprüft

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    AW: Frage zu Spannung

    1) Nur kleine Atome (Elemente am Anfang des Periodensystems) sind in der Regel ohne freie Elektronen, aber Elemente (mittlerer Bereich des Periodensystems) sind meist elektrische Leiter besitzen von Haus auf solche freien Elektronen. Ein stück Kupferdraht hat ohne dass man eine Spannung anlegt oder ein Magnetfeld wirken lässt zig Trilliarden von freien Elektronen. Solange die nicht verschoben werden entsteht auch keine Spannung. Aber wenn man z.B. mit einem Magneten am Kupferdraht entlanggestrichen wird, verschieben sich diese Elektronen. Dann entsteht während des Verschiebens auf einer Seite des Drahtes ein Elektronenüberschuss und auf der anderen Seite ein Mangel => Elektrische Spannung.
    Freie Elektronen müssen nicht geschaffen werden, sie sind da wie eben Atome auch da sind (seit dem Urknall)

    Ein Atom ist in sich neutral, das ist richtig und dieser Verbund kann nur durch nukleare Kräfte getrennt werden! Diese Elektronen die fest im Atom gebunden sind, können nicht für die Elektrizität genutzt werden. Also nur die freien - Und Metalle haben eben freie, das ist ihre spezielle Eigenart! Die Anzahl der freien Elektronen ist narürlich viel geringer als die der gebundenen. Aber es sind genügend freie Elektronen für den Stromtransport da.

    2) Spannung wird nur durch Verschiebung dieser freien Elektronen hergestellt, da wo sie zu viel sind ist der Minuspol (weil Elektronen eine negative Ladung haben) und da wo sie fehlen der Pluspol (Elektronenmangel)
     
  10. #9 aquintus, 18.09.2010
    aquintus

    aquintus Schlitzeklopfer

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    AW: Frage zu Spannung

    Ok, soweit ist das nun klar. Spannung entsteht durch die Verschiebung von freien Elektronen, so dass auf einer Seite ein Elektronenüberschuss / Elektronenmangel entsteht. Durch diese Verschiebung (Kraft) entsteht der Potentialunterschied. Während die Elektronen verschoben werden. Fließt in dieser Zeit nicht auch schon ein (geringer) Strom? Strom bedeutet doch nichts anderes als der Fluß der Elektronen?!

    Wie sieht es mit Frage 3 aus. Kann mir das grad noch nicht wirklich vorstellen?!

    Vielen Dank. Eure Beiträge haben mir echt sehr geholfen und das nachdem ich tagelang Bücher und Internet auf den Kopf gestellt habe!

    VG
     
  11. #10 NachtHacker, 18.09.2010
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    AW: Frage zu Spannung

    Ja, genau so! :) Prinzipiell bewegen sich die freien Elektronen immer. Somit fließt immer ein Strom, erst beim absoluten Nullpunkt -273°C bewegen sich die Elektronen nicht mehr, hier ist aboluter Stillstand. Bei Zimmertemperatur bewegen sich die Elektronen ständig kaotisch hin und her (Zittern) und erzeugen eine Rauschspannung. Die ist natürlich extrem klein, aber es gibt sie und man kann sie auch messen. Werden die Elektronen durch einen Magneten verschoben, dann wird geradezu eine galaktische Anzahl dieser zitternden Elektronen in eine bestimmte Richtung bewegt und das ist dann das, was wir im allgemeinen als Stromfluß bezeichnen.

    Der Stom fließ nicht langsamer, sondern es fließt einfach weniger Strom. Also die Anzahl der bewegten Elektronenmasse ist kleiner.
    Prinzipiell gehen Elektronen nicht verloren, sie verbleiben "zitternd" im abgeklemmten Leiter. Aber es können auch Elektronen an die Luft bzw. von radikalen Moleküle in der Luft aufgefangen werden, somit können Elektronen auch verloren gehen. Aber die Menge ist so klein dass es praktisch keine Rolle spielt.
     
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