Grundlagen der Elektrotechnik

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bennycy

Gast
Hallo!

Ihr werdet mich jetzt bestimmt auslachen wegen den läpischen Fragen, die ich gleich stellen werde, aber ich steh irgendwie auf dem Schlauch.

Es geht um die elektrische Feldstärke E. Um das Verständnis der Formel:
E=F/Qp
Die elektr. Feldstärke wird bestimmt durch die Kraft F, die es auf eine Probeladung Qp ausübt.

So und die Spannung U = W/Qp.
Wird die Ladung Qp in einem elektr. Feld verschoben, so muss zur Überwindung der elektr. Kraft eine Arbeit W verrichtet werden.

Was ist jetzt genau der Unterschied zwischen elektr. Feldstärke E und der Spannung U. Ich meine die o.g. beiden Formeln sind ja ziemlich ähnlich, bis auf den Zählern F und W?????
Mir gehts eigentlich nur ums Verstehen der elektr. Feldstärke und der Spannung U - was ist sie genau?
Laut der Formel weiß ich halt nur dass die elektr. Feldstärke die Kraft angibt die auf eine Ladung wirkt und bei der Spannung die Arbeit angegeben wird, die auf die Ladung wirkt?
Heißt dass, dass beim elektr. Feld eigentlich nichts bewegt, und keine Energie umgesetzt wird, d.h. nur ein Potential vorhanden ist und bei der Spannung dieses Potential umgesetzt wird in Form von Stromfluss???

Sorry für meine vielen Fragen, aber vielleicht könnt ihr mir weiterhelfen.

Vielen Dank an alle.

Gruss Benny
 
AW: Grundlagen der Elektrotechnik

Hi,

wenn man sich die Einheiten von [tex]U[/tex] und [tex]E[/tex] anschaut,
so sieht man, dass [tex]U[/tex] in [tex] Volt[/tex] und [tex]E[/tex] in [tex] \frac{Volt}{Meter}[/tex] angegeben wird.

Die Spannung [tex]U[/tex] ist nichts anderes als eine Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten.
Wo diese Punkte liegen und wie weit diese entfernt sind ist hier egal.

Die elektrische Feldstärke [tex]E[/tex] wird zusätzlich noch in Abhängigkeit von der räumlichen Distanz zwischen den Potenzialen angegeben.

Stell dir vor, du hast zwei mannshohe Metallplatten.
Eine steht in Hamburg, die andere in München.
Eine Platte ist geerdet, die andere ist mit 100 000 Volt aufgeladen.

Und ich sage: "Laufe in der mitter der zwei Platten durch."

"Null problemo" sagst du!
Klar, ist auch nicht gefährlich.
Dir wird nichts passieren, es findet kein messbarer Stromfluss statt und vor allem gibt es keinen Überschlag, weil die elektrische Feldstärke lächerlich klein ist. Nämlich [tex] \frac{100000V}{800000m} = \frac{0,125V}{m} [/tex]


Wenn ich diese Platten aber nun 5m voneinander aufstelle und dasselbe von dir verlangen würde, dann hätte selbst ohne eine Berechnung dein gesunder Menschenverstand schon gesagt: "vergiss' es!"

Die Spannung ist dieselbe, nämlich 100 000 Volt, aber die Feldstärke ist

[tex] \frac{100000V}{5m} = \frac{20000V}{m} [/tex]

das genügt, um dir die Haare zu Berge stehen zu lassen (also um Arbeit zu verrichten) und, falls du zu dicht ran gehst, auch einen Funkenüberschlag (Stromfluss / bewegen von Ladungsträger) zu erreichen.

Gruß,
Michl
 
AW: Grundlagen der Elektrotechnik

Die Spannung [tex]U[/tex] ist nichts anderes als eine Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten.
Wo diese Punkte liegen und wie weit diese entfernt sind ist hier egal.

Die elektrische Feldstärke [tex]E[/tex] wird zusätzlich noch in Abhängigkeit von der räumlichen Distanz zwischen den Potenzialen angegeben.

Stell dir vor, du hast zwei mannshohe Metallplatten.
Eine steht in Hamburg, die andere in München.
Eine Platte ist geerdet, die andere ist mit 100 000 Volt aufgeladen.

Und ich sage: "Laufe in der mitter der zwei Platten durch."

"Null problemo" sagst du!
Klar, ist auch nicht gefährlich.
Dir wird nichts passieren, es findet kein messbarer Stromfluss statt und vor allem gibt es keinen Überschlag, weil die elektrische Feldstärke lächerlich klein ist. Nämlich [tex] \frac{100000V}{800000m} = \frac{0,125V}{m} [/tex]


Wenn ich diese Platten aber nun 5m voneinander aufstelle und dasselbe von dir verlangen würde, dann hätte selbst ohne eine Berechnung dein gesunder Menschenverstand schon gesagt: "vergiss' es!"

Die Spannung ist dieselbe, nämlich 100 000 Volt, aber die Feldstärke ist

[tex] \frac{100000V}{5m} = \frac{20000V}{m} [/tex]

das genügt, um dir die Haare zu Berge stehen zu lassen (also um Arbeit zu verrichten) und, falls du zu dicht ran gehst, auch einen Funkenüberschlag (Stromfluss / bewegen von Ladungsträger) zu erreichen.

Wow!

Spitzenmäßige Erklärung, echt Stark Michael!:thumbsup:
 
B

bennycy

Gast
AW: Grundlagen der Elektrotechnik

Vielen Dank Michael für die gute Antwort.

Also heißt das im endeffekt: Die elektrische Feldstärke E gibt nur die Kraft der entgegengesetzten Ladungen an, die im Feld herrscht. Das heißt die Elektrische Feldstärke hatt ein energiefeld bzw. eine Energie, die nicht genutzt wird.

Im Gegensatz dazu ist bei der Spannung ein Potentialunterschied vorhanden. Nur bei der Spannung wird die Arbeit pro Ladung gemessen. Das heißt die Spannung verrichtet arbeit im Gegenzug zur elektrischen Feldstärke.

Alles bezogen auf die Formeln:
E=F/Q (Kraft pro Ladung)

U=W/Q (Arbeit pro Ladung)

Gruss Benny
 
AW: Grundlagen der Elektrotechnik

Na ja,

ich denke schon, dass ich weiß was du meinst,
aber trotzdem musst du mit deinen Aussagen vorsichtiger,
bzw. präziser sein.

[tex]E= \frac{U}{d}[/tex] in [tex] \frac{V}{m}[/tex]

[tex]E= \frac{F}{Q}[/tex]

[tex]E= \frac{Q}{A \epsilon_0 \epsilon_r}[/tex]

Und sicher gibt es für E noch mehr herleitungen.

Also E besagt schon etwas mehr als nur: "Die elektrische Feldstärke E gibt nur die Kraft der entgegengesetzten Ladungen an, die im Feld herrscht."

Dass im elektrischen Feld jedoch Energie gespeichert ist, da stimme ich voll zu.
Nimm z.B. einen Kondensator. Den kannst du aufladen.
Zwei Platten mit einem bestimmten Abstand zueinander. Zwischen denen herrscht ja ebenfalls ein elektrisches Feld, wenn sie aufgeladen wurden.
Und hier wird ja die gespeicherte Energie in allen erdenklichen Arten genutzt.
Filter, Schwingkreise, Puffer, Glättung, Zeitglieder, Kompensation u.v.m.

Über E kann man Kräfte Bestimmen, ja, aber das ist eben nicht alles.

Du schreibst auch: "Im Gegensatz dazu ist bei der Spannung ein Potentialunterschied vorhanden."

Auch nicht korrekt.

Bei einer herrschenden Spannung zwischen zwei Punkten ist schon ein Potenzialunterschied vorhanden, ja.
Das ist bei einem elektrischen Feld aber auch so. Es ist sogar zwingend erforderlich.

Du sagst:"Das heißt die Spannung verrichtet arbeit im Gegenzug zur elektrischen Feldstärke."

Ursächlich verrichtet die elektrische Spannung keine Arbeit, sie hat lediglich das Potenzial dazu.
Zudem könnte es ja sein, dass du eine beliebige Spannungsquelle mit sagenhaften 1.000.000 Volt hast. Das sagt aber nichts darüber aus, ob diese Spannungsquelle diese 1.000.000 Volt für 1 Stunde, einen Tag oder nur für den Bruchteil einer Sekunde aufrecht erhalten kann.
Um den Betrag von Arbeit zu bestimmen, muss auch die zeitliche Komponente einbezogen werden. Und wenn die gleich 0 oder nahe 0 ist, ist auch keine bzw. fast keine Arbeit möglich.

Kennt man die Rahmenbedingungen eines elektrischen Feldes, z.B. die Plattenfläche, den Abstand, die Dielektrizitätskonstante, anliegende Spannung oder gar die Ladung, so kann man hierüber eine Aussage vornehmen, ob und wieviel Arbeit verrichtet werden kann.

Mit dem Spannungswert alleine ist das nicht möglich.


Die Zusammenhänge werden dir in der Schule noch genauer erklärt.
Du bist doch noch ganz am Anfang der Ausbildung hast du irgendwo geschrieben.
Brauchst nur ein bisschen Geduld.
Sonst überholst du noch deine Klasse und dann wirds vielleicht langweilig.

Gruß,
Michl
 
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