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Frage zu elektr. Potential
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Frage zu elektr. Potential
 
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wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 06 Okt 2008 - 21:08:23    Titel: Frage zu elektr. Potential

Hallo Leute, ich hab mal ne Frage zum elektrischen Potential, ich brauche das nicht für die Schule sondern möchte das einfach so wissen.
Also:
Ich hab zwei geladene Platten, die eine ist bei Position 0 und negativ -Q geladen und die andere ist bei Position X und mit +Q geladen.
Die beiden Platten sind parallel zueinander und haben einen kleinen Abstand sodass das E-Feld erstmal konstant ist. Wenn ich diesen Abstand nun vergrößere, muss ich ja etwas leisten, ich verschiebe also z.B die +Q Platte etwas weiter weg, sodass der Abstand verdoppelt wird und das E-Feld bleibt immernoch so wie vorher (also hab ich eine konstante Kraft ausgeübt). So, jetzt ist das Potential bei Position 2X, also bei der positiven Platte, doppelt so hoch wie vorher---> die Potentialdifferenz zwischen Platte 1 und Platte 2 ist also verdoppelt.
Jetzt kommt die Frage: Wieso misst man jetzt eine andere, höhere Spannung? Was ist denn jetzt Spannung? Wenn ich jetzt die Spannung zwischen den Platten messe, dann zeigt der Voltmeter das Doppelte an , wie vorher. Was hat sich denn da verändert? Ich hab jetzt zwar verstanden , warum das Potential, wenn die Platte weiter weg ist, höher ist, weil ich ja entgegengesetzt zur eletrischen Kraft arbeite und die Platten auseinanderziehen muss, ok, jetzt ist das also als potentielle Energie gespeichert. Soweit hab ich es verstanden (oder?) aber wieso zeigt der Voltmeter denn was anderes an? Was misst er denn eigentlich (Besser: wie misst er es?)

Ich bin erst in der neuten Klasse und wir haben noch kein Elektrostatik und ja, vielleicht liegt es daran also wundert euch nicht, dass die Fragen so luschig sind.

Danke im Voraus
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 06 Okt 2008 - 22:55:48    Titel:

wenn die frage scheisse formuliert ist, kann ich auch nochmal neu formulieren.
kobelix
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Anmeldungsdatum: 17.08.2008
Beiträge: 256
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 07 Okt 2008 - 00:21:22    Titel:

Die Frage ist ganz interessant, hab ich mir selbst erst vor ca. einem Jahr beantworten können Embarassed

Ein wichtiger Ansatz ist der, dass die Ladung auf den Platten konstant bleibt.

Eine wesentliche Frage hast Du ja selbst gestellt: Was ist eigentlich Spannung? Spannung ist Potentialdifferenz, also praktisch das gleiche wie wenn Du einen Klotz hochhebst. Lässt Du nun den Klotz (oder einen kleinen Teil davon) fallen, so schlägt er mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf die Erde auf. Die Geschwindigkeit ist zwar nicht proportional zur Potentialdifferenz, wohl aber die Energie (wenn man die Masse mitberücksichtigt).

Zum Messen der Spannungen gibt es viele verschiedene Methoden, die am leichtesten nachzuvollziehende ist wohl das Drehspulinstrument:
http://de.wikipedia.org/wiki/Drehspulinstrument
Genau genommen misst es nicht die Spannung, sondern den Strom. Spannung kann aber einfach an einem Widerstand proportional in Strom umgewandelt werden (I = U/R).
BigSkylie
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Anmeldungsdatum: 25.04.2006
Beiträge: 232
Wohnort: Stuttgart

BeitragVerfasst am: 07 Okt 2008 - 01:05:57    Titel:

Damit habe ich erstmals in der 11. Klasse gekämpft, also lass dich nicht entmutigen.

Ein Kondensator wird ja erstmal dazu gebraucht Ladung zu speichern. Warum geht das ? Weil ein Isolator zwischen den Platten ist. Getrennte Ladungen ziehen sich an.
Die Ladungen wollen zueinander -> Spannung.

Schließt du nun ein Kabel an die Kondensatorplatten an, und verbindet sie so, denken die Elektronen sehr gut darüber nach, ob Sie dem ruf der anderen Kondensatorplatte folgen sollen, und noch ein bisschen auf ihrer Platte dösen wollen, oder ob Sie den indirekten Weg über das Kabel nehmen sollen. Je mehr Ladungen auf den Platten sind, desto mehr stoßen sie sich gegenseitig ab, desto eher fließt ein Strom durch das Kabel. Entfernt man nun (unter Einsatz von Muskelkraft, und damit Energie) die beiden Platten voneinander, so hören die Elektronen den Ruf der anderen Platte nicht mehr so laut (die Anziehung direkt von Platte zu Platte wird mit größerem Abstand schwächer und fällt mit 1/r² ab. Die Elektronen verspüren also eine kleinere Kraft, die sie zurückhält, und fließen eher über das Kabel. Höherer Strom -> es muss eine höhere Spannung anliegen.

Diese Erklärung basiert auf meiner persönlichen Vorstellung der Sache. Vielleicht hilft es dir ja etwas.
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 07 Okt 2008 - 15:01:55    Titel:

Moment, ich beschreibe den Versuch nochmal neu. Ich verbinde an die beiden Platten also einen Voltmeter,einen Amperemeter und eine Stromquelle. Dann bring ich den Abstand der Platten auf 1 mm und lasse kurz den Strom laufen, der Amperemeter zeigt ganz kurz einen Ausschlag an. So jetzt schalte ich die Stromquelle ab. In den beiden Platten sind jetzt Ladungen drin und die Platten haben eine Potentialdifferenz von 1000 Volt und die Leistung die ich jetzt vollbracht habe (um die eine Platte da zu halten wo sie jetzt ist) ist dann W=1/2QV .
Jetzt vergößere ich den Abstand auf 10mm, damit verzehnfacht sich also die Potentialdifferenz (!wenn das E-Feld gleicht ist, wenn nicht dann ist das Potential zwar gewachsen aber nicht linear!)
!ABER! Der Amperemeter hat mir nichts angezeigt! Also auch kein Stromfluss, also ist die Ladung gleich geblieben (ist ja auch logisch, wenn das E-Feld gleich bleibt also die Anziehungskraft)
Aber der Voltmeter zeigt mir jetzt was anderes an. Das Problem ist, es fließt ja kein Strom, denn die Anziehungskraft ist gleich geblieben und damit hat sich das Potential verzehnfacht! Das einzige was sich verändert hat bin ich, der die Teile auseinander gezogen hat.
Die Anziehungskraft ist also gleich geblieben und konstant!
wenn man eine Feder auseinander zieht, ist das ja nicht so. wenn man stärker zieht, verlängert die sich und die anziehungskraft ist genauso wie die zugkraft.

habs immernoch nicht verstanden Sad
aber irgendwann Idea Smile
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 07 Okt 2008 - 18:02:20    Titel:

oder hab ich irgendwie falsch gedacht?
weil die ladung ist ja eingesperrt, da ich die verbindung zur stromquelle unterbrochen hab, die ladung bleibt auf jeden fall in den Platten. wenn ich die Platten etwas auseinander bringe , leiste ich xJoule...


Genau so wenig verstehe ich das nicht:
Ich hab eine Leidener Flasche. Ich lade sie auf, nehme die einzelnen Teile
(also diese innere Metallschicht mit der Kugel und die äußere Metallschicht) vorsichtig auseinander. Dann reibe ich mit den Einzelteilen in meinem Gesicht rum, an den Haaren rum etc. damit sich die Teile entladen. Wenn ich die Teile dann wieder zusammenstecke und die innere Schicht mit der äußeren verbinde, dann gibt es Funkenflug also war da noch Ladung drauf.

EDIT: Achso, was passiert dann eigentlich wenn ich die Platten so weit auseinander bringe, dass es zwischen ihnen kein E-Feld mehr gibt? also dass das Potential fast das maximale erreicht?
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 08 Okt 2008 - 12:25:12    Titel:

Zitat:
Geschickter ist es, die Spannungquelle komplett vom Kondensator zu trennen.


JO, genau das hab ich ja gemacht. Also ich hab die Spannungsquelle nur kurz benutzt um die Platten aufzuladen.

Ích sag nochmal welches Problem ich hab:

Wenn ich die Platten auseinander ziehe, was passiert dann da genau in den Platten? Ok, das Potential erhöht sich aber was bedeutet das für die Ladung (oder für den Voltmeter, der das dann anzeigt)?


Zitat:
Diese beiden effekte überlagern sich. der 2. wird jedoch kleiner, wenn ich die Platten entferne -> Spannung erhöht sich.


Aber die Anziehungskraft bleibt doch gleich und deshalb auch die Ladung. Wieso sollte sie wegfließen?
kobelix
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Anmeldungsdatum: 17.08.2008
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BeitragVerfasst am: 08 Okt 2008 - 13:03:47    Titel:

wallew hat folgendes geschrieben:

Wenn ich die Platten auseinander ziehe, was passiert dann da genau in den Platten? Ok, das Potential erhöht sich aber was bedeutet das für die Ladung (oder für den Voltmeter, der das dann anzeigt)?


Nochmal: Mein Vergleich mit der Erdanziehung kann Dir helfen, das ganze zu verstehen:

Wenn Du die Platten auseinanderziehst passiert in den Platten selbst praktisch GAR NICHTS. Wenn Du eine Milchtüte hochhebst, dann passiert auch in der Milchtüte praktisch gar nichts.

Entscheidender Punkt ist, dass sich die Platten (bzw. die Ladungen) nun weiterhin anziehen, genau wie die Erde die Milchtüte. Aber das Potential (Die Spannung, die Energie, die Fähigkeit Arbeit zu leisten, was auch immer) ist größer geworden.

Wenn Dir die Milchtüte aus 5cm Höhe auf den Kopf fällt, mag das nicht weiter schlimm sein, aus 5m Höhe hingegen wirds wohl ordentlich weh tun, das ist die Energie, die in dem Potential gesteckt hat. Genauso ist es, wenn Du nun die Platten kurzschließt, das kommt dem Fallenlassen der Milchtüte gleich. Es macht Peng und das Potential (Die Spannung) ist futsch, sozusagen verbraucht.

Nun zu der Frage, wie ein Voltmeter misst:
Du öffnest die Milchtüte (in 5m Höhe) und gießt ein bisschen Milch aus. Diese Milch platscht auf den Boden und anhand der Weite der Spritzer kannst Du erkennen, von wie weit oben die Milch gefallen ist, vieviel Potential sie hatte. Der Vergleich könnte besser sein, aber für den Anfang sollte das reichen.

Beim Voltmeter funktioniert das etwas anders: Sobald Du das Voltmeter anschließt, beginnen die Ladungen von den Platten abzufließen, und zwar über einen Widerstand (Man nennt ihn Innenwiderstand des Voltmeters). Je größer die Spannung am Kondensator ist, desto mehr Ladungen fließen in gleicher Zeit ab. Das Fließen der Ladungen nennt man Stromstärke, d.h. je größer der Widerstand ist, desto kleiner der Strom. I=U/R. Dieser Strom erzeugt ein Magnetfeld, das bei einem Drehspulinstrument den Zeiger ausschlagen lässt.

Lässt Du das Voltmeter lange genug am Kondensator, so fließt über den Widerstand nach und nach die Ladung ab, die Spannung fällt und irgendwann ist der Kondensator leer = keine Ladungen mehr auf den Platten.

PS: Es heißt das Voltmeter und das Amperemeter.
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 08 Okt 2008 - 14:26:00    Titel:

Zitat:
Lässt Du das Voltmeter lange genug am Kondensator, so fließt über den Widerstand nach und nach die Ladung ab, die Spannung fällt und irgendwann ist der Kondensator leer = keine Ladungen mehr auf den Platten.

Danke! das war eigentlich alles. Also fließt doch Ladung aber nur in kleinen Mengen weil der Innenwiederstand so groß ist. Na dann ist ja klar! Das einzige was mich noch verwirrte, ist das Amperemeter, der nichts anzeigt aber das ist jetzt auch egal.

Zitat:
Es heißt das Voltmeter und das Amperemeter.

Verdammt...

Aber echt danke nochmal
kobelix
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Anmeldungsdatum: 17.08.2008
Beiträge: 256
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 08 Okt 2008 - 14:36:40    Titel:

wallew hat folgendes geschrieben:
Das einzige was mich noch verwirrte, ist das Amperemeter, der nichts anzeigt aber das ist jetzt auch egal.


Naja, wenn das Amperemeter zwischen Spannungsquelle und einer Kondensatorplatte ist, Du aber die Spannungsquelle entfernst, wie soll denn da Strom durch das Amperemeter fließen? Du könntest höchstens den Strom messen, der durch das Voltmeter fließt, wenn der Kondensator durch die Messung entladen wird. Dieser ist aber im allgemeinen sehr klein und ich bezweifle dass Dein Amperemeter das noch messen kann.

Und wie ich bereits sagte: Beim Auseinanderziehen der Platten fließt kein Strom, da kannst Du auch keinen messen.
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