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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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 impULS Verfasst am: 03. Jun 2008 21:55 Titel: Batteriepol gegen Erde |
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Hi,
mir schwirrt schon seit längerem eine Frage durch den Kopf, die ich schon oft mit anderen diskutiert habe ...
Die Frage ist: Was passiert wenn ich z.B. den Pluspol einer Batterie mit Erde verbinde ?
Ich höre eig. immer eine Anwort wie : "Na, es passiert nichts, da du die Erde auf das Potential des Pluspols setzt !"
Diese Aussage erscheint mir aber ganz genau genommen, nicht 100% plausibel bzw. richtig. Ich denke "es passiert" eben doch etwas entscheidendes und zwar aus folgendem Grund:
Ich vergleiche die Batterie z.B. mit einem geladenen Plattenkondensator.
Wenn ich nun eine Platte erde, vergrößere ich doch sozusagen die Fläche (bzw. das Volumen) auf der die Ladung verteilt ist.
Da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, müsste also die eigentliche Kondensatorplatte weniger Ladung tragen als zuvor (aufgrund dieser Gleichverteilung auf die gegebene Fläche).
Würde ich jetzt die Verbindung zur Erde wieder trennen, hätte ich somit weniger Ladung auf der einen Platte und das elektrische Feld und damit auch die Spannung zwischen den beiden Platten wäre verändert.
Zumindest wäre dies theoretisch so, oder sehe ich das falsch (mal abgesehen von dem elektrischen Feld das die Ladungen auch bei der Verbindung mit der Erde "eher" auf der Platte gefangen hält)?
MfG |
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bishop
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.07.2004
Beiträge: 1133
Wohnort: Heidelberg
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| bishop Verfasst am: 05. Jun 2008 01:43 Titel: |
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mhm ich glaube dir ist nicht ganz bewusst wie eine Batterie aufgebaut ist:
Bevor die Kontakte geschlossen sind, trägt eine Batterie keine Ladung, die Energie ist vollständig als chemische Energie gespeichert. Erst nachdem du die Kontakte verbindest, wird es eine Ionenwanderung geben, Oxidation/Reduktion und entsprechende Elektronenwanderungen. Das einfache Verbinden des Pluspols mit der Erde hat hier also überhaupt keinen Effekt
deine Überlegungen mit einem Kondensator stimmen im Wesentlichen, allerdings musst du beachten, dass das Laden eines Kondensators im Allgemeinen bedeutet, dass beim Erden der positiven Platte Ladung zu dieser fliessen wird. Die Erde bleibt dadurch neutral (die paar Ladungen stören nicht), die Platte wird es erst und die Spannung bezogen auf die negative Ladung verändert sich.
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Ein Physiker ist jemand, der über die ersten drei Terme einer divergenten Reihe mittelt |
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 05. Jun 2008 11:35 Titel: |
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Hm, d.h. es ist falsch zu sagen, dass man beim Verbinden von Pluspol mit Erde, die Erde auf das Potential des Pluspols hebt, da ja noch kein solches Potential vorhanden ist ?
MfG |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 05. Jun 2008 13:35 Titel: |
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| impULS hat Folgendes geschrieben: | Hm, d.h. es ist falsch zu sagen, dass man beim Verbinden von Pluspol mit Erde, die Erde auf das Potential des Pluspols hebt,
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Ja, das würde ich in der Tat nicht so sagen.
| Zitat: |
da ja noch kein solches Potential vorhanden ist ?
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Aber nicht aus diesem Grund.
Du scheinst mir dir unter Potential so etwas wie "Ladungskonzentration" vorzustellen. Das ist aber nicht der Fall. Potential ist vielmehr etwas ganz anderes:
Das Potential eines Punktes im Raum ist die Energie pro Ladung, die eine Ladung freisetzt, wenn sie sich von diesem Punkt zu einem Punkt bewegt, der auf Potential Null liegt. (Diesen Potentialnullpunkt kann man frei festsetzen, in einer Schaltung legt man ihn üblicherweise gerne auf Erde.) |
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bishop
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.07.2004
Beiträge: 1133
Wohnort: Heidelberg
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| bishop Verfasst am: 05. Jun 2008 16:59 Titel: |
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markus, aber im Allgemeinen wird die positive Platte eines isolierten geladenen Kondensators auch ein gewisses Potential gegenüber der Erde haben? Die positive Platte eines isolierten Kondensators ist ja nicht geerdet
oder verstehe ich hier etwas falsch?
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Ein Physiker ist jemand, der über die ersten drei Terme einer divergenten Reihe mittelt |
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 05. Jun 2008 21:30 Titel: |
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@markus
ein Potential lässt sich ausgehend von der deinerseits genannten Definition auch als Integral des elektr. Feldes über den Weg schreiben.
Also spielt doch die Ladungsmenge hier durchaus eine Rolle, denn desto mehr Ladung, desto mehr Arbeit würde an einem Elektron verrichtet werden, das entlang des Feldes der Ladungen in der Platte "abgestoßen" wird.
Also ist doch das Potential durchaus "so etwas wie Ladungskonzentration", aber eben mit Bezug auf eine Weglänge.
(Beispiel: Desto mehr Ladungen sich in einer Wolke befinden, desto größer wird ja auch die Spannung gegen Erde, bis es schließlich zur Entladung kommt.)
MfG |
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darki
Anmeldungsdatum: 03.10.2005
Beiträge: 236
Wohnort: Gehren
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| darki Verfasst am: 05. Jun 2008 21:50 Titel: |
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Das Potential (so mal allgemein in nem "raum" oder so ohne Leiter), nennen wir es mal  ist diejenige Funktion, deren negativer Gradient das elektrische Feld ergibt:
Es kann (siehe Licht, Wellen, Maxwell-Gleichungen) auch solche Funktionen unabhängig von der Existenz von Ladungen geben; es kann auch sein, dass solche Funktionen nicht das gesamte, sondern nur Teile des Feldes beschreiben.. sowas wird natürlich nicht vorkommen, wenn man statisch Ladungen verteilt hat.
Und, wenn man jetzt wissen will, wie sich die kinetische Energie eines geladenen Teilchen ändert, wenn es zwischen zwei Potentialen bewegt, dann kommt die Ladung dieses Teilchens in's spiel:
)
Potentialdifferenzen werden dann auch Spannung genannt.
Und, back 2 topic, ... bei einem Kondensator isses so, dass er, wenn er geerdet wird, entladen wird. Weil die "wenigen" Ladungen sich dann auf die "ganze Erde" verteilen.... also bleibt nur viel weniger auf dem Kondensator (bzw. der Platte).
Zu Batterien etc. ... kann ich nichts sagen; aber wenn bishop recht hat, dann trifft das natürlich auf Batterien nicht zu (man sollte also nur nicht beide Kontakte verbinden/gleichzeitig anfassen etc...) erden einer Seite sollte nichts ausrichten |
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 05. Jun 2008 23:28 Titel: |
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| Zitat: | | Weil die "wenigen" Ladungen sich dann auf die "ganze Erde" verteilen.... |
So hab ich das auch gesehen.
MfG |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 06. Jun 2008 05:40 Titel: |
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| darki hat Folgendes geschrieben: | | ... bei einem Kondensator isses so, dass er, wenn er geerdet wird, entladen wird. Weil die "wenigen" Ladungen sich dann auf die "ganze Erde" verteilen.... also bleibt nur viel weniger auf dem Kondensator (bzw. der Platte). |
dann müst er abr beidseitig geerdet sein. Solange man nur einen Pol des Kondensators erdet, passiert nichts.
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 06. Jun 2008 11:07 Titel: |
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| Zitat: | | Solange man nur einen Pol des Kondensators erdet, passiert nichts. |
Aber doch nur, weil die Ladungen der beiden Platten auf sich gegenseitig eine Kraft auswirken, oder ?
Wenn ich beispielsweise nur eine positiv geladene
Platte hätte und diese mit Erde verbinde, würde eine Ladungsverteilung erfolgen, was zu einer geringeren Ladung nach erneuter Trennung führen würde.
Zuletzt bearbeitet von impULS am 06. Jun 2008 12:20, insgesamt einmal bearbeitet |
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sax
Anmeldungsdatum: 10.05.2005
Beiträge: 377
Wohnort: Magdeburg
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| sax Verfasst am: 06. Jun 2008 11:56 Titel: |
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Wenn du die Erde als Teil des Kondensators ansiehst ist der Kondensator kein Plattenkondensator mehr.
Stell dir doch einfach vor du hast einen Plattenkondensator, die eine Platte ist positiv geladen, die andere negativ. Wenn nun eine Platte geerdet wird, fliesst kaum Ladung ab, da ja die Ladungen von der anderen Platte angezogen werden.
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Der Horizont vieler Menschen ist ein Kreis mit Radius Null - und das nennen sie ihren Standpunkt. |
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 06. Jun 2008 12:23 Titel: |
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Ja, mir ist auch grad aufgefallen, dass sich ja das elektrische Feld zwischen den Platten gar nicht veränder wenn man z.B. nach meiner "Idealisierung" die Platten 3 km auseinanderziehen würde, sondern nur die Spannung... d.h. die Ladungen würden sich trotzdem gegenseitig halten.
MfG |
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darki
Anmeldungsdatum: 03.10.2005
Beiträge: 236
Wohnort: Gehren
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 06. Jun 2008 13:13 Titel: |
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Das würde ich doch mal meinen. |
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sax
Anmeldungsdatum: 10.05.2005
Beiträge: 377
Wohnort: Magdeburg
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| sax Verfasst am: 06. Jun 2008 13:31 Titel: |
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| Zitat: |
a, mir ist auch grad aufgefallen, dass sich ja das elektrische Feld zwischen den Platten gar nicht veränder wenn man z.B. nach meiner "Idealisierung" die Platten 3 km auseinanderziehen würde, sondern nur die Spannung... d.h. die Ladungen würden sich trotzdem gegenseitig halten.
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Die Idealisierung ist aber nur moeglich, wenn die Ausdehnung der Platten wesentlich groesser ist als der abstand. Also wenn die Platten 3km auseinander liegen sollten sich schon so ne Kantenlaenge von 30km haben damit man die ueblichen Naeherungen fuer den Plattenkondensator machen kann ^^
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 06. Jun 2008 13:53 Titel: |
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| Zitat: | | Die Idealisierung ist aber nur moeglich, wenn die Ausdehnung der Platten wesentlich groesser ist als der abstand. Also wenn die Platten 3km auseinander liegen sollten sich schon so ne Kantenlaenge von 30km haben damit man die ueblichen Naeherungen fuer den Plattenkondensator machen kann ^^ |
Einverstanden  |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 06. Jun 2008 22:53 Titel: |
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| impULS hat Folgendes geschrieben: | (mal abgesehen von dem elektrischen Feld das die Ladungen auch bei der Verbindung mit der Erde "eher" auf der Platte gefangen hält)?
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| sax hat Folgendes geschrieben: |
Die Idealisierung ist aber nur moeglich, wenn die Ausdehnung der Platten wesentlich groesser ist als der abstand. [...] die ueblichen Naeherungen fuer den Plattenkondensator |
Das "Gefangenhalten" der Ladungen auf der mit Erde verbundenen Platte durch das elektrische Feld, das von den Ladungen der nicht geerdeten Platte ausgeht, nennt man auch Influenz.
Im Näherungsfall eines idealen Plattenkondensators gehen so gut wie alle Feldlinien von der einen zur anderen Kondensatorplatte und nicht seitlich davon zur sonstigen Erde. Also gehen in dieser Näherung, also für alle "üblichen" Kondensatoren, keine Ladungen verloren, wenn man eine der Platten mit Erde verbindet.
| impULS hat Folgendes geschrieben: | | Hm, d.h. es ist falsch zu sagen, dass man beim Verbinden von Pluspol mit Erde, die Erde auf das Potential des Pluspols hebt, |
Das ist deshalb falsch, weil die Erde das viel größere Ladungsreservoir ist. Also wird nicht die Erde auf das Potential der positiv geladenen Kondensatorplatte gezogen, sondern umgekehrt zieht die Erde die positiv geladene Kondensatorplatte auf ihr Potential.
An der Oberfläche eines gut leitenden Körpers ist überall das gleiche Potential. Auch wenn an manchen Stellen größere Ladungskonzentrationen sitzen sollten (als Influenzladungen schirmen diese dann externe E-Felder, die von externen Ladungen stammen, ab) als an anderen.
Egal welche Seite eines Kondensators man mit Erde verbindet, der Kondensator bleibt also (siehe obige Näherung) voll aufgeladen, und die mit Erde verbundene Platte wird auf Erdpotential gelegt.
Die Ladungskonzentration ist also längst nicht die einzige Sache, die das Potential einer Platte beeinflusst. Nur die Potentialdifferenz zwischen den beiden Kondensatorplatten bleibt konstant, und auch das nur, solange sich ihr Abstand nicht verändert und keine anderen Ladungen in die Nähe des Kondensators gebracht werden.
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Ähnlich wie den Kondensator, der seine Ladungen behält, kann man auch eine Batterie als eine Maschine auffassen die dafür sorgt, dass die Potentialdifferenz zwischen ihren beiden Polen immer dieselbe bleibt. Dabei ist es dieser Maschine egal, ob einer der beiden Pole auf Erde gezwungen wird, solange der andere Pol frei bleibt und daher locker den erforderlichen Potentialwert laut vorgegebener Potentialdifferenz annehmen kann. |
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 06. Jun 2008 23:37 Titel: |
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| Zitat: | | Egal welche Seite eines Kondensators man mit Erde verbindet, der Kondensator bleibt also (siehe obige Näherung) voll aufgeladen, und die mit Erde verbundene Platte wird auf Erdpotential gelegt. |
Tut mir leid, da kann ich dir nicht ganz folgen ...
Inwiefern wird die Platte auf Erdpotential gelegt ??
Meinst du, dass z.B. negative Ladung zur positiven, geerdeten Platte wandern und somit die Platte insgesamt neutral erscheint ?
Wie kann dann der Kondensator voll aufgeladen bleiben ? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 06. Jun 2008 23:42 Titel: |
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Noch einmal: Ladungskonzentration hat viel weniger mit Potential zu tun, als du bisher denkst!
Wenn ich eine geladene Kondensatorplatte mit Erde verbinde, und die Ladungen fließen nicht ab, weil sie als Influenzladungen von der anderen geladenen Kondensatorplatte festgehalten werden, dann sind die Ladungskonzentrationen innerhalb des Systems "Erde + geerdete Platte" nicht dieselben.
Aber weil die gesamte Oberfläche eines Leiters auf gleichem Potential liegt, und die geerdete Platte und die Erde zusammen einen solchen Leiter bilden, liegen sie selbstverständlich beide auf demselben Potential, nämlich auf Erde, wenn sie beide widerstandslos leitend verbunden sind. |
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impULS
Anmeldungsdatum: 03.06.2008
Beiträge: 23
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| impULS Verfasst am: 07. Jun 2008 00:02 Titel: |
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Ja, ich glaube ich verstehe dich jetzt, was du damit sagen willst.
Danke für die Antworten  |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 07. Jun 2008 00:35 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
| impULS hat Folgendes geschrieben: | | Hm, d.h. es ist falsch zu sagen, dass man beim Verbinden von Pluspol mit Erde, die Erde auf das Potential des Pluspols hebt, |
Das ist deshalb falsch, weil die Erde das viel größere Ladungsreservoir ist. Also wird nicht die Erde auf das Potential der positiv geladenen Kondensatorplatte gezogen, sondern umgekehrt zieht die Erde die positiv geladene Kondensatorplatte auf ihr Potential.
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Das sollte ich vielleicht am besten noch einmal korrigieren, um es noch exakter zu sagen.
Denn es zieht nicht die Platte oder die Erde den jeweils anderen Partner auf ihr Potential, zum Beispiel durch Funkenüberschlag beim "in-Kontakt-treten".
Sondern dass die geerdete Platte und die Erde dasselbe Potential haben, wenn sie miteinander verbunden sind, liegt in der Annäherungsphase:
Wenn beide vor der Annäherung unterschiedliches Potential haben, dann wird diese Potentialdifferenz mit der Annäherung immer kleiner, bis sie bei Kontakt verschwindet.
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Das kennst du vielleicht schon von Aufgaben zu Kondensatoren mit isolierten Kondensatorplatten, deren Abstand variiert wird. |
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