fragen zum potential

cczero · Anmeldungsdatum: 23.09.2007 Beiträge: 6

hallo,

kann diese fragen nicht beantworten.

warum kommt einem einzelnen punkt zwar ein potential, aber keine spannung zu? a) warum ist es bequemer, in schaltplänen statt der spannung zwischen allen möglichen punkten nur ihre potntiale anzugeben?
b) warum steigt das potential beim annähern an einen positiv geladenen körper? hängt es vom vorzeichen der transportierten ladung ab?

ich erwarte keine kompletten lösungen ( ist ja auch nicht der sinn der sache) aber kleine denkanstöße wären sehr hilfreich

danke schonmal cczero

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5787 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Wir hatten die Frage vor längerer Zeit schon mal, ich kann's aber nicht mehr finden... (also zumindest an die a) kann ich mich erinnern).

Was ist genau Spannung?

Gruß
Marco

cczero · Anmeldungsdatum: 23.09.2007 Beiträge: 6

also die spannung gibt an wie viel arbeit bzw. energie benötigt wird um ein objekt mit einer bestimmten elektrischen ladung entlang eines elektrischen feldes zu bewegen.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5787 Wohnort: Heidelberg

Ja, ok... Ist zwar nicht die Antwort, die ich gerne gehabt hätte, aber im Prinzip nicht falsch... Big Laugh

Diese Bewegung in einem (besser nicht "entlang") elektrostatischen Feld, die muss ja einen Anfang und ein Ende haben.
Angenommen Du hast eine Probeladung, die Du in einem Potential bewegst. Wie genau rechnest Du da die Energie/Arbeit aus? Was muss, außer der Ladung und dem Potential, noch angegeben werden, um auch wirklich eine bestimmte Arbeit ausrechnen zu können.

Gruß
Marco

cczero · Anmeldungsdatum: 23.09.2007 Beiträge: 6

man muss die feldstärke und den weg noch wissen.
die formel für die berechnung der energie oder arbeit lautet hier W=Eqs.
stimmt das?

danke für die antwort

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5787 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

OK, aber den Weg muss man ja eigentlich nicht wirklich genau kennen. Was aber muss man von diesem Weg wissen?
Naja, ok, ich sag einfach auf was ich raus will:
Für die Arbeit, die man verrichten muss, um eine Ladung in einem statischen E-Feld zu bewegen, muss man ja nur den Anfangspunkt und den Endpunkt wissen. Deshalb definiert man einfach die Spannung als Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten. Die Arbeit ist also Ladung mal Potentialdifferenz, oder eben einfach Ladung mal Spannung zwischen den zwei Punkten.

Damit sollte vielleicht die a) schon klarer werden: Spannung ist immer zwischen zwei Punkten, Potential ist aber an jedem Punkt für sich definiert. Deshalb kannst Du auch keine Spannung für einen einzelnen Punkt festlegen, zwischen welchen Potentialwerten sollte man sonst auch die Differenz bilden.

Mal ein Bsp. mit Höhenangaben: Es gibt im Gebirge einen Ort der 800m ü.N.N. ist und einen mit 1800m. Diese beiden Höhenangaben entsprechen quasi der Angabe eines Potentials. Die Arbeit, die man verrichten muss, um von dem einen Ort zum anderen zu kommen, hängt aber nur vom Höhenunterschied ab. Ob die Orte jetzt einmal auf 200m und 1200m liegen, oder auf 1000m und 2000m ist dabei egal. Man könnte sogar die Normal-Null eigentlich auch wo anders hin legen. Dass sich die Angaben auf die Meeresoberfläche beziehen, ist ja eigentlich recht willkürlich. Dazu kommt noch, dass das noch nicht mal ganz eindeutig ist. So weit ich weiß, sind nicht alle Meeresoberflächen bei 0m NN und außerdem ändert sich das ja auch noch mit Ebbe und Flut usw.

So ist es auch beim statischen E-Feld: Potential entspricht einer absoluten Höhe bezüglich irgendeines willkürlich festgelegten "Nullpotentials" (z. B. die "Erde" oder auch das Potential im Unendlichen). Die Spannung ist aber die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten, also so was wie die Höhendifferenz der Ortschaften in der Hügellandschaft. Es würde ja auch keinen Sinn machen, die Höhendifferenz eines einzelnen Ortes angeben zu wollen.

Genau so ist es mit den Schaltplänen: Da ist es einfacher überall das Potential anzugeben, als die Spannung zwischen allen möglichen Punkten. In Landkarten macht man deshalb auch Höhenlinien mit absoluten Höhenangaben bezüglich eines NN-Niveaus rein und schreibt nicht den Höhenunterschied zwischen allen möglichen Ortschaften auf.

Bei der b): Das Potential hängt immer nur von allen anderen Ladungen ab und nicht von der Probeladung, die man betrachtet. Das ist zwar eine eher abstrakte Vorstellung, aber sie funktioniert ganz gut. Erst wenn man dann noch eine andere Probeladung heran bringen würde, würde auch das Potential der vorhergehenden Probeladung eine Rolle spielen. Die wird dann quasi von der Probeladung zu einer felderzeugenden Ladung "befördert".
Da hinkt dann auch der Vergleich mit den Höhenangaben. Das Problem ist, dass man keine negativen Massen hat. Wenn man das hätte und diese den Berg runter tragen würde, dann müsste man auch Arbeit verrichten. Wenn man sie hochtragen würde, würden sie sogar Arbeit leisten, also Energie abgeben, genau so, wie wenn ich eine normale Masse den Berg runterrollen lassen würde.
Aber das alles ändert nichts daran, dass oben eine größere Höhe bedeutet, also ein größeres Potential. Das Potential hängt eben nicht von der Probeladung ab.

Gruß
Marco

cczero · Anmeldungsdatum: 23.09.2007 Beiträge: 6

danke

hat mir sehr geholfen

gruß cczero Thumbs up!