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Elektrische Energie usw.
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melongex
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Anmeldungsdatum: 23.03.2007
Beiträge: 72

BeitragVerfasst am: 23 März 2007 - 18:26:07    Titel: Elektrische Energie usw.

Hallo!
Wir nehmen momentan in Physik Elektrostatik durch.
Mein Problem momentan ist, dass sich alle Begriffe dort ziemlich ähnlich anhören.

Was genau sind denn die Unterschiede zwischen
    Elektrischer Energie
    Elektrisches Potenzial
    Potenzial
    Elektrische Arbeit
    und Spannung


den einzigen Begriff den ich noch ziemlich von den anderen unterscheiden kann ist das elektrische Feld.
Die anderen Begriff erkläre ich mir so:

Elektrsiches Potenzial.
Kann man in einem Punkt angeben, wenn man festlegt, dass im unendlich das Potenzial = 0 ist. Funktioniert gleich wie die potenzielle Energie im Schwerefeld der Erde. Dort setzt man auch je wies grad am besten passt die potenzielle Energie einer Masse im Unendlichen oder auf der Erde = 0

Potenzial.
Das gleiche wie elektrisches Potenzial. Einfach die potenzielle Energie. = Skalares Feld

Elektrische Arbeit.
Arbeit die man aufbringen muss um eine Ladung in einem EFeld zu bewegen
W = Integral von a nach b von E(r)*ds
-> Linienintegral vom elektrisches Feld (vektorielles Feld)
Gleich wie beim Grav.feld ist Arbeit unabhängig vom Weg und wenn man eine Ladung irgendwo hin und egal auf welchem weg wieder zurückbewegt ist die geleiste arbeit = 0

Spannung
Differenz 2er potenzialle. bzw entspricht Arbeit *(-1)
wieso aber das minus?, oder nur definitionssache?!


Elektrische Energie
Energie einer Ladung im potenziellen Feld einer anderer:
Elektrische Energie = Epot/q


Stimmt das geschriebene, oder ganz falsch?!

mfg, Stefan
    Oldy
    Senior Member
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    Senior Member


    Anmeldungsdatum: 11.01.2007
    Beiträge: 500

    BeitragVerfasst am: 24 März 2007 - 13:40:25    Titel:

    Nicht ganz falsch, aber das meiste.

    Zu den Begriffen "Potenzial" und "potenzielle Energie".

    Potenzial und potenzielle Energie sind nicht das gleiche. Am anschaulichsten lässt es sich an einem konkreten Beispiel aus der Mechanik erläutern:

    Im Schwerefeld hat potenzielle Energie etwas mit der Höhe zu tun. Hebt man eine Masse m1 im Schwerefeld um die Höhendifferenz H an, so steigt die potenzielle Energie (um E_pot1=m1.g.H). Tut man dies mit einer größeren Masse m2>m1 erhält man eine größere potenzielle Energie (E_pot2= m2.g.H).
    Die Änderung der potenziellen Energie hängt also von der Masse ab, sie ist proportional zur Masse. Der Quotient E_pot/m = g.h ist konstant, unabhängig von der Masse, legt aber den Gewinn an potenzieller Energie fest, sobald die Masse bekannt ist. Den Quotienten E_pot/m bezeichnet man als Potenzial. Die Begriffswahl "Potenzial" impliziert ja schon, dass es sich um etwas unkonkretes, aber mögliches handelt. Im Schwerefeld besitzt jeder Ort ein Potenzial, unabhängig davon, ob sich dort eine Masse befindet oder nicht. Das Potenzial gibt sozusagen an, welche Lageenergie eine Masse haben würde, wenn sie sich dort befände.

    Noch eine Bemerkung zu dem oben verwendeten Begriff Schwerefeld. Wie der Begriff Potenzial enthält auch der Begriff "Schwerefeld" eine bloße Möglichkeit, die erst noch konkretisiert werden muss. Konkret ist es, sobald sich Masse im Schwerefeld befindet. Diese erfährt dann eine Kraft F, und diese Kraft ist propotional zur Masse m: F= g.m. Der Quotient ist also konstant, F/m= g, und beschreibt das Schwerefeld.


    Das gleiche gilt auch in der Elektrostatik, wobei anstelle der Masse die elektrische Ladung und anstelle des Schwerefeldes das elektrische Feld zu setzen sind.
    Das elektrische Feld bestimmt, welche Kraft auf eine Ladung q an einem bestimmten Ort ausgeübt wird. Die Kraft ist proportional zur Ladung, ohne Ladung ist auch keine Kraft vorhanden. Das Verhältnis von Kraft und Ladung ist die elektrische Feldstärke E= F/q.

    Wird eine bestimmte Ladung q längs der Feldlinien in einem elektrisches Feld bewegt, wird Arbeit geleistet (oder frei) W= Integral(F.ds), da die Ladung eine Kraft erfährt und ein Verschieben mit oder gegen die Kraft resultiert in physikalischer Arbeit. Dabei ändert sich die potenzielle Energie, in diesem Fall handelt es sich um potenzielle elektrische Energie.

    Analog zum Mechanikbeispiel sind auch hier wieder "potenzielle Energie" und "Potenzial" zu unterscheiden. Ist ein durch irgendwelche Ladungen erzeugtes elektrisches Feld vorhanden, lässt sich jedem Ort im Raum ein Potenzial (phi) zuschreiben, nicht aber eine potenzielle Energie E_pot. Das Potenzial gibt an, welche potenzielle Energie eine Ladung dort haben würde, und diese hängt eben auch von der Ladung q ab: E_pot= phi*q.

    Elektrische Spannung ist eine Potenzialdifferenz (U=phi2-phi1). Aus dem oben beschriebenen ergibt sich dann zwangsläufig: Die elektrische Spannung bestimmt, welche Änderung an potenzieller Energie eine Ladung q erfahren würde, wenn sie vom Ort mit dem Potenzial phi1 an den Ort mit dem Potenzial phi2 verschoben würde, E_pot= U*q. Die elektrische Spannung ist also der Quotient aus Energieänderung und Ladung,
    U= E_pot/q.
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