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Nachricht |
Zatem
Gast
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 Zatem Verfasst am: 25. Jan 2015 18:47 Titel: "Spannung anlegen" |
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Hey,
bin gerade dabei Grundlagen der Elektrotechnik 1 zu hören, und habe bis jetzt nur mit sehr abstrakten Definitionen zu tun, und wollte mal nachfragen, was genau das jetzt eigentlich bedeutet, und ob ich das auch richtig verstanden habe:
Also eine Spannung ist ja definiert als Energie die benötigt wird um eine Ladung von A nach B zu bewegen.
Ja, schön und gut, aber was heißt das jetzt im Bezug auf eine wirkliche Schaltung? Wodurch bewegen sich dann die Elektronen, was macht man eigentlich genau, wenn man eine Spannung anlegt?
Heißt Spannung anlegen dann, dass man eine Ladung in die Nähe des Leiters bringt, die ein elektrisches Feld verursacht, sodass eine Bewegung von der einen zur anderen Elektrode Energie freisetzt(in Höhe von U, der Spannung), und weil dabei Energie frei wird, deswegen bewegen sich die Elektronen?
Oder wie genau soll man sich das ganze vorstellen?
Danke euch für die Hilfe!
lg |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 26. Jan 2015 03:48 Titel: Re: "Spannung anlegen" |
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Hallo,
| Zatem hat Folgendes geschrieben: | Hey,
bin gerade dabei Grundlagen der Elektrotechnik 1 zu hören, und habe bis jetzt nur mit sehr abstrakten Definitionen zu tun, und wollte mal nachfragen, was genau das jetzt eigentlich bedeutet, und ob ich das auch richtig verstanden habe:
Also eine Spannung ist ja definiert als Energie die benötigt wird um eine Ladung von A nach B zu bewegen.
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Zwei Details zu Ergänzung:
1) Es ist die Energie PRO LADUNG gemeint.
2) Diese Definition der Spannung gilt nur, wenn die Energie unabhängig vom Weg ist.
| Zitat: |
Ja, schön und gut, aber was heißt das jetzt im Bezug auf eine wirkliche Schaltung? Wodurch bewegen sich dann die Elektronen, was macht man eigentlich genau, wenn man eine Spannung anlegt?
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Du kannst beispielsweise einen großen Kondensator auf eine Spannung aufladen und die beiden Drähte des Kondensators an einen Widerstand anschließen. Dann legst Du eine Spannung an den Widerstand an. Die Ladungen der beiden Kondensatorplatten bewegen sich dann über den Widerstand aufeinander zu. (Im Metalldraht bewegen sich nur die Elektronen.)
Bei einer Batterie erfolgt die Ladungstrennung auf chemischem Weg. Aber auch hier kommt es auf die getrennten Ladungen an.
In vielen Schaltungen braucht man gar nicht besonders viele Ladungen, um die Spannung zu erzeugen, da die Kapazität des Bauteils gering ist. Wenn Du beispielsweise an eine Diode eine Spannung (in Sperrichtung) anlegst, musst Du bei kleineren Dioden (z. B. 1N4148) nur eine Kapazität von wenigen pF aufladen. Diese kommt zustande durch die parasitäre Kapazität, die die oberen Anschlussbeinchen der Diode gegenüber den unteren Beinchen haben, und durch das Bauteil selbst. Aber auch hier: Ohne die Ladungen keine Spannung.
Eine Spannung, die im strengen Sinn keine Spannung ist, liefert ein Gleichspannungs-Labornetzteil. Wir wollen der Einfachheit halber annehmen, dass es sich um ein lineares Netzteil handelt, das aus einem Transformator mit Gleichrichter (Diodenbrücke) und Ausgangskondensatoren besteht und am Wechselstromnetz betrieben wird.
Zwar lädst Du hier auch einen Kondensator auf, der zwischen der (+) und der (-)-Kleme des Netzteils geschaltet ist. Und das, was Du mit dem Voltmeter als "Spannung" misst, ist auch -- wie erwartet -- der Wert (Formel korrigiert)  , also letztlich die Ladung des Ausgangskondensators.
Wenn Du jedoch in Gedanken zur Berechnung der Spannung einen anderen Integrationsweg wählst, sagen wir von der (+)-Klemme über die Gleichrichterdioden und die Sekundärwindung (durch den Draht) zur (-)-Klemme, kommt zeitweise ein anderer Wert heraus. Ein anderer Wert kommt beispielsweise dann heraus, wenn der Ausgangskondensator gerade geladen wird. Dann ergibt die Integration des E-Feldes entlang dem Draht innerhalb des Gerätes den Wert
Grundsätlich ist die Definition der Spannung im strengeren Sinne nicht mehr anwendbar, wenn Induktion vorliegt. Trotzdem funktioniert ein Labornetzteil natürlich in der Praxis ähnlich wie eine Batterie. Der Grund ist, dass in aureichend großer Entfernung vom Transformator (also außerhalb vom Gehäuse) näherungsweise wieder ein elektrisches Potentialfeld herrscht.
| Zitat: |
Heißt Spannung anlegen dann, dass man eine Ladung in die Nähe des Leiters bringt, die ein elektrisches Feld verursacht, sodass eine Bewegung von der einen zur anderen Elektrode Energie freisetzt(in Höhe von U, der Spannung), und weil dabei Energie frei wird, deswegen bewegen sich die Elektronen?
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Im Grunde ja. Du musst aber berücksichtigen, dass eine Ladung immer nur dann Arbeit verrichtet, wenn sie sich in einem Feld bewegt, das von anderen Ladungen verursacht wurde.
Viele Grüße
Michael
edit schnudl: LaTeX Fehler korrigiert
Zuletzt bearbeitet von ML am 01. Feb 2015 21:22, insgesamt einmal bearbeitet |
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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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Zatem
Gast
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| Zatem Verfasst am: 31. Jan 2015 22:03 Titel: |
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Sorry, habe die Frage beim ganzen Klausurenstress irgendwie aus den Augen verloren.
Wollte mich nur schnell für die ausführliche Antwort bedanken, hab es so in etwa verstanden jetzt  |
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