Was ist Spannung genau

mr. black

Was ist Spannung genau?

In den Büchern steht immer es ist der Ladungsunterschied
aber warum schreibt man dann nicht

Blödsinn!

Kann mir jemand die Größen
Ladungsmenge und Spannung in Beziehung setzen?

reima · Anmeldungsdatum: 01.02.2005 Beiträge: 34

Eine Spannung ist einfach nur der Potentialunterschied zwischen zwei Punkten. Dieser wiederum entspricht dem Quotienten aus der Arbeit, die man aufwenden muss, um eine Probeladung von einem Punkt zum anderen zu bewegen, und dem Betrag der Probeladung. Also:

Wenn du das ganze mit der Ladungsmenge zweier Pole verbinden möchtest, dann müsstest du vermutlich über die Summe der Coulombkräfte integrieren, um die entsprechende Arbeit zu erhalten. Als Probeladung kannst du dann einen beliebigen Wert annehmen, da sich der nachher eh wieder rauskürzt.

mr. black

Entspricht die Spannung dem Mechanischen

g....Grav.Beschl.
h....Lage im Feld?

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo mr. black,

Sei ein elektrisches Feld

und in diesem Feld eine Ladung

gegeben. Dann wirkt auf die Ladung eine Kraft

. Wenn man jetzt die Ladung

vom Ort

zum Ort

verschiebt, muss Arbeit geleistet werden, nämlich

(das Minuszeichen bedeutet, dass Arbeit hinein gesteckt werden muss). Es ist zweckmässig, die Eigenschaft der Punktladung

und die Eigenschaft des Feldes

zu trennen und diesem Integral einen eigenen Namen zu geben, nämlich Spannung. Es ist also

, ein Wegintegral. Im allgemeinen Fall hängt die Spannung vom durchlaufenen Weg ab. Ist aber das Feld

konservativ (= wirbelfrei), dann ist das Integral wegunabhängig (Satz!) und die Spannung hängt dann nur

und

ab. Man sagt dann, das Feld habe ein eindeutiges Potential

. Dann gilt die Beziehung

(Potentialdifferenz!).

PS. Das Gravitationsfeld der Erde ist konservativ und entspricht deshalb dem elektrischen Feld einer Punktladung im Raum.

Konnte ich dir helfen?

Gruss yeti

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Spannung kann verstanden werden als Potenzialdifferenz, wie dir yeti777 schon schön mathmatisch erklärt hat. Im Grunde hast du ein Potenzial

(das sei jetzt ma eine Batterie) und ein anderes

(das sei mal eine Lampe). Dann ist die Potenzialdifferenz zwischen den beiden exakt die Spannung. Ich hab da immer sone schöne Analogie. Also: Du hast ne Gruppe Elektronen, die wollen zum Snowboarden, also fahrn sie mit dem Lift (Batterie) vom Tal (Ende des Stromkreises) zum Gipfel (Anfang des Stromkreises) Oben angekommen, sausen sie nach unten. Die Elektronen sind natürlich Cracks und nehmen nur die schwarzen, also steilen Pisten (kleine Widerstände), die flacheren (starke Pisten) meiden sie. Sausen sie jetzt hinunter, kommen an einer Stelle eine gewisse Anzahl Elektronen pro Zeit vorbei (Strömstärke: dq/dt). Die Spannung ist sowas wie die Höhe des Berges und damit der Steilheit. Sind die Elektronen unten angekommen, haben sie das Potenzial null, müssen also wieder nach oben fahren, um wieder Energie zu bekommen. Die Analogie kannst du noch viel weiterspinnen, zum Beispiel ist eine Alm ein Kondesator, in dem sich die Elektronen betrinken und nur eine bestimmte Anzahl von ELektronen hineinpassen. Ist der Kondesator voll, müssen die Elektronen, die dran vorbeifahren, eine andere Alm suchen, oder bis ganz nach unten fahren. Wenn du jetzt einen THomson'schen Schwingkreis simulieren willst, baust du denn Lift von der Alm zum Gipfel (also die Stromquelle ab) und die Elektronen aus der Alm fahren nach unten, um wieder nach oben zum Saufen zu fahren. Dass machen sie solange, bis sie zu voll und erschöpft sind. Die Stromstärke ebt also ab Big Laugh

Lucky · Anmeldungsdatum: 11.04.2005 Beiträge: 41

hm...das ist genial beschrieben, aber du gibst die antwort nur kurz in einem satz "die spannung ist die steilheit des berges"...hmmm...kann man das so sagen? ich würde spontan sagen:

spannung ist auf dem berg der höhenunterschied zwischen zwei punkten.

passt das?

hmm...obwohl, eigentlich gibt es doch auch ne potenzialdifferenz, also spannung, zwischen den skifahrern äh elektronen die oben am berg stehen und denen die auch oben sind, aber sich gerade inner alm betrinken. oder?

oder ich denke falsch... LOL Hammer

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Na die Alm ist ungefähr auf mittlerer Höhe des Berges. Und "Potentialdifferenz ist Steilheit", jo. Kannst auch sagen, es wär der Höhenunterschied, hast recht. DIe Analogie ist schon ein bischen dehnbar...

mr. black

Danke Yeti du hast klarheit in mein Verständnis
gebracht. Gute erklärung!!!!

Es ist meistens besser keine Scheue vor Mathematischen
Formulierungen zu haben.
Es ist so viel verständlicher als wenn man
das nur mit Worten beschreibt.

Potentialdifferenz wäre in deinem genialen Analogon

Wenn das Gravitationsfeld vom Abstand unabhängig wäre wie
Yeti schön erklärt hat.

Die Steilheit wäre ein Maß für die Leistung.

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo mr. black,

schön, dass ich etwas zum Verständnis beitragen konnte smile

. Ich möchte aber klarstellen, dass das verwendete Analogon nicht mein Analogon, sondern in jedem guten Physikbuch anzutreffen ist. Zudem hat Kollege Neko im Prinzip dasselbe Analogon benutzt und auf recht blumige Weise erläutert (Frage eines CH-Bürgers: Ist eine Alm eine Alphütte? Ich dachte immer Alm = Alp grübelnd

).

Dass man im Gravitationsfeld so rechnen kann, als ob die gesamte Masse der Erde in ihrem Zentrum konzentriert wäre, ist (wenigstens was mich betrifft) nicht selbstverständlich. Man kann zeigen, dass diese Annahme zutrifft, indem man das Gravitationspotential einer Probemasse mit Mittelpunktsabstand

berechnet. Dazu nimmt man an, das die Dichte der Erdkugel räumlich konstant ist und integriert über das Volumen (Dreifachintegral).

Gruss yeti

mr. black

das kenn ich. Augenzwinkern

bin
...Feynman... Leser.