Elektrisches Potential

cr0wnd37 · Anmeldungsdatum: 18.11.2015 Beiträge: 26

Meine Frage:
Hallo! Ich habe eine Batterie mit einer Spannung von 1,5V zwischen Plus- und Minuspol. Welches Potential phi hat die Batterie gegenüber dem Erdpotential phi_E, wenn die Batterie elektrisch isoliert aufgehängt ist?

Meine Ideen:
Vorne weg: wir haben gerade erst das Modul "Elektrotechnik" angefangen und ich bin im Großen und Ganzen noch ziemlich unwissend. Was mir aber klar ist, dass das Potential die potentielle Energie gegenüber einem bestimmten Bezugspunkt (in diesem Fall dem Erdpotential bei 0V) meint. Der Zusammenhang von der Arbeit die verrichtet werden muss um eine bestimmte Ladungsmenge durch einen Leiterquerschnitt zu transportieren, haben wir in dem Seminar durchgenommen.
Die Formel zur Berechnung von Potentialen kenne ich:

Demnach müsste doch (rein rechnerisch) die Gleichung lauten

Hat damit die isoliert aufgehängte Batterie ein negatives Potential gegenüber dem Erdpotential? Oder besitzt sie kein(!) Potential, da die Batterie isoliert ist (also mit der Erde nicht verbunden ist)?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die Batterie als ganzes kann kein Potenzial gegen Erde haben, sonder nur ein Punkt der Batterie, also entweder der + oder - Pol.

Nehmen wir also den (-)-Pol her:

Dieser ist nicht mit Erde verbunden, genau sowenig wie der (+)-Pol.
Nichtsdestotrotz haben beide Pole eine (parasitäre) Kapazität gegen Erde.

Aus dem Verhältnis der Kapazitäten kannst du das Potenzial ausrechnen.

Die Kapazitäten bestimmen sich aus der Geometrie und können wohl nicht so einfach berechnet werden. Liegt die Batterie aber so wie gezeichnet, sind die Kapazitäten fast gleich, woraus sich ergibt, dass das Potenzial des +(pols) +750mV und das den (-)pols -750mV gegen Erde ist. Im Mittel hat die Batterie also 0V gegen Erde.

cr0wnd37 · Anmeldungsdatum: 18.11.2015 Beiträge: 26

Danke für die ausführliche Antwort! Thumbs up!

Macht es dann einen Unterschied, wenn die Batterie nicht isoliert und mit der Erde durch einen Leiter verbunden vorliegt?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Wie meinst das? Wenn du z.B. den +-Pol mit Erde verbindest, hat dieser ein Potential von 0V gegen erde. Dann hat der Minus-Pol ein Potenzial von -1,5V gegen Erde.

cr0wnd37 · Anmeldungsdatum: 18.11.2015 Beiträge: 26

Das ist so gemeint: wenn die Batterie ohne Leiter oberhalb der Erde hängt, hat sie dann ein elektrisches Potential? (das hattest du bereits beantwortet, so wie ich das verstanden habe smile

)
Meine zweite Frage war, inwiefern sich die Situation ändern würde, wenn man nun jeweils einen Pol mit der Erde verbindet, den anderen jedoch nicht.(?)

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Sagte ja schon: Ein Pol der mit Erde verbunden ist hat gegen Erde keine Spannung. Wäre da eine Spannung, so würde ja ein unendlich großer Ausgleichsstrom fließen. Du darfst dir unter dem Begriff Erde nichts wahnsinnig tiefschürfendes vorstellen: es ist einfach ein Bezugspunkt wie jeder andere.

cr0wnd37 · Anmeldungsdatum: 18.11.2015 Beiträge: 26

Alles klar, danke dir! Thumbs up!