Spannungsabfall, Widerstaende < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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Hallo alle Zusammen,
Ich habe ein Problem damit mir elektrische Spannung im Stromkreis vorzustellen. Ich habe soweit verstanden, dass sich eine Spannung auf zwei Punkte in einem Stromkreis mit unterschiedlichem Potential bezieht. Nun weiss ich aber nicht, ob eine Spannung auch in einem Stromkreis ohne Widerstand herrschen kann. Und warum ueberhaupt Spannung an Widerstaenden abfaellt.
Danke schon mal im Vorraus.
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:39 Mo 29.09.2008 | | Autor: | uliweil |
Hallo Kaulquappe,
ich könnte es mir einfach machen und sagen, einen Stromkreis ohne Widerstand gibt es nicht (selbst wenn man die beiden Pole der Spannungsquelle mit einem Leiter verbindet), aber das wird Dir wohl nicht viel weiterhelfen (ja, ich weiss, es gibt Supraleitung...).
Der Spannungsabfall an einem Widerstand lässt sich dadurch erklären, dass zur Überwindung des Widerstandes durch den elektrischen Strom Arbeit verrichtet werden muss (= Energie aufgewendet werden muss) und dies bewirkt, dass eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Messpunkten vor und hinter dem Widerstand auftritt; eine Potentialdifferenz ist ja nichts anderes als ein Unterschied an potentieller Energie. Dass tatsächlich Energie verbraucht wird läßt sich an der Wirkung des Stromes erkennen, z.B. Erwärmung oder Licht oder anderem.
Gruß
Uli
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Danke fuer die Antwort Uli,
nun frag ich mich, wie gross die Spannung ist, wenn an dieser gedachten Stelle ein Widerstand (z.B. Lampe) ist und wenn da keiner ist, im Vergleich zur Spannung an der Quelle? Rein theoretisch.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:41 Di 30.09.2008 | | Autor: | uliweil |
Hallo Carsten,
gut nehmen wir mal theoretisch an, dass die Verbindungskabel praktisch keinen Widerstand haben. Dann ist es egal, zwischen welchen Punkten im Stromkreis Du die Spannung misst, ob direkt an der Stromquelle, direkt am Widerstand, oder in der Mitte, solange nur der eine Messpunkt "links" vom Widerstand / Stromquelle und der andere "rechts" davon liegt. Überall wird die gleiche Spannung gemessen, was letztlich bedeutet, das die ganze Spannung, die an der Stromquelle zur Verfügung steht, am Widerstand abfällt.
Wenn Du aber 2 Widerstände hintereinander schaltest, so wirst Du messen, dass am ersten Widerstand ein Teil [mm] U_{1}, [/mm] am zweiten Widerstand der andere Teil [mm] U_{2} [/mm] abfällt, wobei [mm] U_{1} [/mm] + [mm] U_{2} [/mm] = Spannung der Stromquelle ist; erst hier versteht man den Begriff Spannungsabfall so richtig. (Eine quantitative Aussage folgt aus den Kirchhoffschen Gesetzen: [mm] R_{1} [/mm] / [mm] U_{1} [/mm] = [mm] R_{2} [/mm] / [mm] U_{2}).
[/mm]
So und nun der hypothetische Fall, dass Du keinen Widerstand hast, aber die Pole der Stromquelle miteinander verbunden sind. Abgesehen davon, dass aus U = R*I folgen würde, dass dann die Stromstärke unendlich groß sein müsste und dann der Draht schmelzen würde  , würdest Du keine Spannung messen. Du kannst Dir einfach vorstellen, dass der ganze Strom am Spannungs-Messgerät vorbeifließt, da ja der Widerstand des Drahtes als Null angenommen wird, das Messgerät aber einen Widerstand hat.
Gruß
Uli
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Nochmal Danke fuer die Antwort, ich glaube ich komme der Sache naeher. Dennoch habe ich Fragen.
Bezueglich des hypothetischen Falls: Angenommen wir haetten die Moeglichkeit, die Spannung ohne Messgeraet in Erfahrung zu bringen, wuerde das heissen, V = 0?
Oder rechnerisch ermittelt, mit dem Ohmschen Gesetz U=R*I, wobei R=0 waere und somit 0*I=0 V. Also die Elektronen waeren im unmittelbaren Moment, in dem der Stromkreis geschlossen wird auch schon am Pluspol angekommen, so dass die Spannung ausgeglichen waere.?
Bezueglich des Falls mit einem Widerstand: Was genau heisst eigentlich, die Spannung faellt ab, heisst das, dass sie negativ ist?
Oder kann man das so verstehen, dass sich die Elektronen auf einer Seite des Widerstandes stauen, weil sie Probleme haben durch ihn durch zu kommen, und auf der anderen Seite sind dann zu wenige e-.? (Aehnlich wie bei einer Wasserleitung mit Regelventil, bei der sich das Wasser auf einer Seite staut und auf der anderen rumplaetschert?)
Gruss Carsten
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:21 Mi 01.10.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Du treibst deine Hypothesen zu weit! Sie gehen davon aus, dass an einem Pol der Quelle eine bestimmte Menge von e^- sind, die durch den Draht zur anderen Stromquelle transportiert werden!
Das Waere der Fall, wenn du eine geladen Kugel hast, und eine geerdete, wenn du die durch einen Draht verbindest, ist die Spannung zwischen den 2 Kugeln sofort weg, wenn der Draht keinen (oder einen winzigen) Widerstand hat, wenn er einen grossen Widerstand hat, wird die spannung langsam immer kleiner.
Der Vergleich waere eine Tonne vool Wasser die irgendwo oben steht und unten ein ausflussloch hat, unten ist die erde.
Wenn du jetzt an den sehr dicken Ausfluss ein sehr dickes Rohr (d.h. kleiner Widerstand ) anschliesst, ist die Tonne praktisch sofort leer, also hast du zwischen anfang und Ende der Tonne keinen Druckunterschied mehr.
Wenn du nen duunnes Rohr anschliesst, wird der Druck immer kleiner, waehrend die Tonne leer wird, der Druckunterschied immer kleiner.
Dieser Vergleich gilt aber NICHT fuer normale Batterien!
Die kann man nur mit Pumpen vergleichen.
also um bei dem Vergleich mit der Tonne zu bleiben, hast du ne Wasserpumpe, die immer weiter Wasser von unten nach oben pumpt, sodass die Tonne immer gleich hoch voll bleibt. der Druckunterschied bleibt also immer gleich. Das hat aber ne grenze: Die Pumpe kann auch nur eine bestimmte Menge von wasser pro s pumpen. Wenn dein Rohr zu dick ist, zu kleiner Widerstand, fliesst unten mehr raus, als oben reinfliesst und der Druckunterschied wird kleiner. dadurch fliesst das wasser langsamer, bis die Pumpe wieder nachkommt, es stellt sich ein neuer Druckunterschied ein. Wenn die leitung zu dickk wird ist der dann praktisch 0. aber es fliesst trotzdem weiter soviel wasser, wie die pumpe liefern kann. das wird in der E-lehre mit dem "Innenwiderstand der Quelle beschrieben, d.h. auch wenn du sie kurzschleisst fliesst weiter immer Strom, seine Staerke wird durch den Innenwdstd der Quelle beschrieben.
Du solltest dir die spannungsunterschiede NICHT als Stau von e^- vorstellen. Wenn dus mit Wasser vergleichst, dann immer mit wasserrohren, die gefuellt sind mit Wasser, eine Pumpe setzt das Wasser in der ganzen Leitung in Bewegung, sie bringt nicht eine bestimmten Wasservorrat von einer Seite auf die ander.
Genauso ist ein leiter IMMER mit beweglichen e^- voll (er ist neutral, weil genausoviele unbewegliche positive ladungen drin sind.
durch die Batterie wird ein "Druck" auf die Elektronen ausgeuebt (auch auf die pos. ladungen) dadurch bewegen sie sich.
Wenn du einen lichtschalter schliesst, bewegen sich die e^- praktisch sofort im ganzen Draht, dabei kann es viele Minuten dauern, bis ein e^- das urspruenglich am Schalter war im Gluehdraht ist. (die e^- bewegen sich nur mit etwa 1 mm/s )
Vergleich mit Wasser: wenn du den Wasserhahn aufmachst, fliesst sofort Wasser, auch wenn das Reservoir, us dem das Wasser kommt 20km weg ist. du kriegst erstmal nur das Wasser ,was schon in der Leitung stand, und von den 20km weg wird das langsam nachgeschoben.
Jetzt zum Spannugsabfall: Am besten nennst du einen Pol 0, den anderen +U
fuer Wasser: die Tonne ist 5m hoch gefuellt, der ausfluss unten.
jetzt schliesst du einen langen duennen draht, beim Wasser ne lange duennes Rohr an. Das Wasser fliesst in einen Behaelter, aus dem es wieder hochgepumpt wird, die ladungen fliessen zum 0 pol und werden durch die Batterie wieder zum + Pol gepumpt.
Zwischen Anfang und Ende der Leitung herrscht die Spannung 5V, beim wasser der Druckunterschied zu 5m Wasserhoehe.
Jetzt siehst du dir den Druckunterschied zwischen Mitte der leitung und Enede an, der ist nur noch halb so gross! du sagst der Druck ist auf die Haelfte abgefallen usw.
Gruss leduart
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Das war schon recht hilfreich, danke. Ich muss aber noch etwas weiterfragen.
Wenn ich mir nun also einen Kreislauf mit einem Widerstand ansehe, wird hinter dem Widerstand weniger gedrueckt, als vor dem Widerstand, richtig? Und wenn ich ein Kreislauf (mit einer Quellspannung von 230V) ohne Widerstand haette (rein hypotetisch, sorry), waere die Spannung in der Leitung gleich null, und wenn ich einen Widerstand einbaue waere die Spannung, vor und hinter dem Widerstand gemessen 230 V, was der Spannungsfall waere.
Ich glaube ich verstehe nicht so recht, wieso in einer Reihenschaltung die Summe der Teilspannungen, die Gesamtspannung ergibt, weil das fuer mich heisst, dass nach dem letzten Widerstand keine Spannung mehr herrscht. Denn die ist doch nach dem letzten Widerstand abgefallen und somit "drueckt" nach diesem nichts mehr weiter zum Pluspol.
Gruss Carsten
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:23 Mi 01.10.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Spannung herrscht immer zwischen 2 Punkten. du kannst also nicht von der spannung hinter dem ersten Widerstand reden!
Nur von der Spannung zwischen Anfang und Ende des Widerstands!
Also gibts nur Druckunterschiede!
Wenn du etwa 2 gleiche Widerstaende hintereinander schaltest, herrscht an beiden dieselbe Spannung! an 2 gleichen Wasserrohren hintereinander dieselben Druckunterschiede!
Und vergiss bitte die Leitung ohne Widerstand, ueber die kann man wirklich nichts sagen, ohne die Pumpe oder Spannungsquelle zu kennen! das hab ich versucht, dir im letzten post deutlich zu machen.
2. Versuch: weisst du, dass Spannung Arbeit pro Probeladung ist? Dass man also theoretisch die Spannung zwischen 2 Punkten A und B misst indem man eine Probeladung von B nach A transportiert, die Arbeit bestimmt, die man dabei verrichten muss, und das durch die Groesse der transportierten ladung teilt?
Wenn du die Definition der Spannung kennst, ist das alles viel leichter zu erklaeren.
Wenn man nicht diese genaue Definition der Spannung verwendet, ist die Spannung schon ziemlich unanschaulich.
offensichtlich da du von "mehr druecken "irgendwo sprichst und von der Spannung in einem Punkt, hast du damit Schwierigkeiten.
Welche Klasse bist du?
bis dann lula
Gruss leduart
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Ich muss zugeben, dass ich mich in meinem letzten Post auch etwas unguenstig ausgedrueckt habe. Ich habe mir die Definition der Spannung durch den Kopf gehen lassen, und sie erklaert die meisten meiner Probleme. Ich hatte bisher immer angenommen, dass wenn ich einen Stromkreis aufbaue dabei die Stromstaerke einstelle, sowie eine Spannung von beispielsweise 230 V ansetze und einen Widerstand von z.B. 15 Ohm. Dabei, so stelle ich es mir jetzt jedenfalls vor, ergibt sich die Staerke aus der Spannung und dem Widerstand. Deswegen nahm ich an, dass sich die Spannung irgendwann aendert, im Verlauf des Stromkreises. Ich wusste zwar, dass die Spannung die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten ist, ich konnte es nur alles nicht unterbringen.
Also wenn sie mir bestaetigen, dass ich die Stromstaerke nicht direkt einstellen kann, sondern von der angelegten Spannung und den Widerstaenden abhaengt, bin ich gluecklich.
Ich bin praktisch in der elften Klasse an der Fachoberschule und beschaeftige mich das erste mal richtig mit E-Technik. Damals reichte es bei und in der Schule, wenn man zwei gegebene Groessen aus der Textaufgabe, mit dem Ohmschen Gesetz verbindet und dann hat man eine gute Note bekommen
Gruss Carsten
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:08 Do 02.10.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Du hast recht, man kann nicht spannung, Stromstaerke und Widerstand unabhaengig waehlen. Spannung und Wdstd bestimmen I, I und U bestimmen R, R und I bestimmen U!
Vorstellung: Wdstd=Gluehbirne festes R, festes U, dann ergibt sich I, wenn du dieselbe Birne statt an 230V an deine Autobatterie 12V haengst glueht sie nicht, weil die Stromstaerke zu klein, wenn du ne Autobirne an 230V legst brennt sie sofort durch!
Ich hoff jetzt bist du gluecklich! Ich find gut, wenn du was wirklich verstehen willst, und nicht nur Zahlen in Formeln einsetzen! also frag ruhig weiter!
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:13 Fr 03.10.2008 | | Autor: | Kaulquappe |
Danke fuer die Hilfe, ich melde mich wenn sich mir eine neues Problem stellt.
Gruss Carsten
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