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Legit
Anmeldungsdatum: 17.06.2020
Beiträge: 1
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 Legit Verfasst am: 17. Jun 2020 17:42 Titel: Energieübertragung und Transport bei Wechselstrom? |
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Meine Frage:
Hallo,
als ich gestern mal so vor mich her gemacht habe, ist mir aufgefallen das ich doch ein gewisses Verständnisproblem bezüglich Wechselstrom habe.
Eigentlich habe ich insgesamt zwei Fragen:
Mir ist bewusst, dass bei der Stromübertragung bei langen Wegen, also zum Beispiel von dem Kraftwerk in die Stadt, eine hohe Spannung bei niedriger Stromstärke verwendet wird. Allerdings ist mir dabei im Zusammenhang mit der Definition von Spannung und Stromstärke eine Frage aufgekommen. Wenn die Stromstärke die Ladung bzw. könnte man ja auch Anzahl an Elektronen pro Zeit durch den Querschnitt des Leiters ist, und man die Spannung so zusagen als Druck sieht, die die Elektronen anschiebt bzw. Beschleunigt, dann müsste die Stromstärke ja theoretisch beim erhöhen der Spannung auch steigen, weil sich die Elektronen schneller bewegen und so mehr Elektronen pro Zeit (z.Bsp. 1 Sekunde) durch den Leiterquerschnitt bewegen oder nicht?
Ist mir beim Wechselstrom bewusst, dass es eine ständige umpolung, bzw. einen Wechsel von + und - Pol gibt. Allerdings habe ich ein Verständnisproblem, was die Abgabe der Energie an einen Verbraucher angeht. Beim Gleichstrom kann man ja sagen, dass die Elektronen von einem Pol zum anderen durch den Kreislaufe fließen und dabei einen Teil ihrer Energie an den Verbraucher abgeben. Beim Wechselstrom würden die Elektronen aber doch quasi immer hin und her gehen, also durch den Verbraucher hin und durch den Verbraucher zurück und immer so weiter gehen. Aber okay wenn ich es mir jetzt so recht überlege, würde der Verbraucher so ja immer laufen gehalten werden, wobei ich mir dann wieder die Frage stelle, ob beim Gleichstrom dann konstant Elektronen aus dem - Pol kommen, um den Elektronenfluss aufrecht zu erhalten? Ich habe da echt ein kleines Vorstellungsproblem.
Außerdem würde mich in dem Zusammenhang interessieren, wo die Elektronen dann herkommen, also angenommen, ich stecke jetzt eine Lampe in die Steckdose, beim Gleichstrom würde man denken kommen die Elektronen vom Kraftwerk fließen einmal durch den Verbraucher und wieder zurück, aber Wechselstrom , müssten sie den langen Weg ja immer hin und zurück, anderseits könnte ich mir auch vorstellen, dass man beim stecken in die Steckdose, sozusagen nur die Spannung aktiviert und die Elektronen aus den Leitern/Kabeln vor Ort kommen, in diesem Fall würde ich mich aber wieder fragen wozu man für lange Übertragungen dann eine hohe Spannung und niedrige Stromstärke braucht bzw. Verluste minimieren will.
Also ihr seht, ich hab da eine Menge Fragen und ich habe bereits viel im Internet gesucht, aber konnte nur teilweise meine Fragen beantworten, teilweise wurde ich noch mehr verwirrt. Vielleicht habe ich auch irgendwo einen extremen Denkfehler.
128517
Habe die selbe Frage schon bei Gutefragen gestellt, aber keine wirklich gute Antwort erhalten, weil nicht auf meine eigentlichen Fragen eingegangen wurde, hoffe mal, dass es hier anders ist.
Ich würde mich wirklich über eine Antwort von euch freuen und danke schon mal im Voraus.
Meine Ideen:
Ich hoffe mal meine Ansätze kommen im obigen Text durch. |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1547
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| Nobby1 Verfasst am: 17. Jun 2020 18:11 Titel: |
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| Zitat: | | Mir ist bewusst, dass bei der Stromübertragung bei langen Wegen, also zum Beispiel von dem Kraftwerk in die Stadt, eine hohe Spannung bei niedriger Stromstärke verwendet wird. Allerdings ist mir dabei im Zusammenhang mit der Definition von Spannung und Stromstärke eine Frage aufgekommen. Wenn die Stromstärke die Ladung bzw. könnte man ja auch Anzahl an Elektronen pro Zeit durch den Querschnitt des Leiters ist, und man die Spannung so zusagen als Druck sieht, die die Elektronen anschiebt bzw. Beschleunigt, dann müsste die Stromstärke ja theoretisch beim erhöhen der Spannung auch steigen, weil sich die Elektronen schneller bewegen und so mehr Elektronen pro Zeit (z.Bsp. 1 Sekunde) durch den Leiterquerschnitt bewegen oder nicht? |
Ist ja auch so. Aber man muss die Leistung P = U x I betrachten. Bei hoher Spannung ist der Strom niedrig und umgekehrt.
| Zitat: |
Ist mir beim Wechselstrom bewusst, dass es eine ständige umpolung, bzw. einen Wechsel von + und - Pol gibt. Allerdings habe ich ein Verständnisproblem, was die Abgabe der Energie an einen Verbraucher angeht. Beim Gleichstrom kann man ja sagen, dass die Elektronen von einem Pol zum anderen durch den Kreislaufe fließen und dabei einen Teil ihrer Energie an den Verbraucher abgeben. Beim Wechselstrom würden die Elektronen aber doch quasi immer hin und her gehen, also durch den Verbraucher hin und durch den Verbraucher zurück und immer so weiter gehen. Aber okay wenn ich es mir jetzt so recht überlege, würde der Verbraucher so ja immer laufen gehalten werden, wobei ich mir dann wieder die Frage stelle, ob beim Gleichstrom dann konstant Elektronen aus dem - Pol kommen, um den Elektronenfluss aufrecht zu erhalten? Ich habe da echt ein kleines Vorstellungsproblem.
Außerdem würde mich in dem Zusammenhang interessieren, wo die Elektronen dann herkommen, also angenommen, ich stecke jetzt eine Lampe in die Steckdose, beim Gleichstrom würde man denken kommen die Elektronen vom Kraftwerk fließen einmal durch den Verbraucher und wieder zurück, aber Wechselstrom , müssten sie den langen Weg ja immer hin und zurück, anderseits könnte ich mir auch vorstellen, dass man beim stecken in die Steckdose, sozusagen nur die Spannung aktiviert und die Elektronen aus den Leitern/Kabeln vor Ort kommen, in diesem Fall würde ich mich aber wieder fragen wozu man für lange Übertragungen dann eine hohe Spannung und niedrige Stromstärke braucht bzw. Verluste minimieren will |
Man kann sich das so vorstellen die Elektronen reiben sich im Leiter und geben dadurch Energie. Dabei ist es egal ob sie in eine Richtung fließen oder sich die Richtung umkehrt.
Die Auswirkung ist nahe zu Lichtgeschwindigkeit, in dem Leitermaterial ist kein Platz für überschüssige Elektronen. Wenn also in eine Leitung ein Elektron rein gesteckt wird, dann fällt augenblicklich am Ende eines raus.
Stell Dir ein Rohr mit Bällen drin vor. Wenn man auf einer Seite einen Ball reinsteckt fällt auf der anderen Seite einer raus. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 17. Jun 2020 19:01 Titel: |
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Der Vergleich mit dem Rohr und den Bällen müsste zum besseren Verständnis noch erweitert werden:
Das Rohr möge so gebogen sein, dass beide Enden in einem Kraftwerk liegen.
Das Kraftwerk steckt einen Ball hinein und bekommt einen anderen wieder heraus. Während sich die Bälle einen Balldurchmesser in der Leitung verschieben, verrichten sie Arbeit, bringen z.B. eine Lampe zum Leuchten. Dafür muss die Ballreihe durch die Lampe fließen.
Das Kraftwerk steckt Arbeit hinein und schiebt den ausgestoßenen Ball wieder zurück. Das wäre Wechselstrom, die Bälle wechseln die Richtung.
Bei Gleichstrom wird der ausgestoßene Ball in das andere Ende des Rohrs gedrückt, die Bälle rücken in einer Richtung vor.
Wie in diesem Beispiel die Spannung dargestellt werden müsste, weiß ich auch nicht. |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3390
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| ML Verfasst am: 21. Jun 2020 00:53 Titel: Re: Energieübertragung und Transport bei Wechselstrom? |
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Hallo,
| Zitat: |
Beim Gleichstrom kann man ja sagen, dass die Elektronen von einem Pol zum anderen durch den Kreislaufe fließen und dabei einen Teil ihrer Energie an den Verbraucher abgeben.
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In Deinem Anschauungsmodell steckt die Annahme, dass jedes Elektron einen Rucksack mit einer bestimmten Energiemenge aufhat, die es dann abgeben kann.
In "Wirklichkeit" (genauer: nach dem Modell der klassischen Elektrodynamik) fließt die Energie jedoch als elektromagnetische Welle im Raum zwischen Hin- und Rückleiter durch die Luft.
Die Funktion der Drähte und der Elektronen besteht nur darin, die elektromagnetische Welle an die richtige Stelle zu leiten.
Meine Empfehlung ist daher, nicht allzu viel Anschauung in den Energietransport in Leitern zu bringen, bis Ihr im Unterricht nicht wenigstens die Grundzüge der Felder betrachtet habt.
Um zu verstehen, weshalb es hohe Spannungen braucht, muss man sich vergegenwärtigen, dass die Leistung in einem ohmschen Leiter (das sind die Drähte der Hochspannungskabel) folgendermaßen beträgt:
 \cdot I = R \cdot I^2)
Hierbei ist U die Spannung, die entlang des Leiters (Hochspannungskabel) abfällt (sprich: verlorengeht). I ist die Stromstärke im Kabel.
Um die Verluste gering zu halten, muss man die Stromstärke klein halten. Da man jedoch die gleiche Leistung transportieren will, muss man die Spannung (die Spannung vom Leiter zur Erde) erhöhen.
Viele Grüße
Michael |
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