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Potentielle oder kinetische Energie - das ist hier die Frage
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Potentielle oder kinetische Energie - das ist hier die Frage
 
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karin kapito
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Anmeldungsdatum: 03.08.2012
Beiträge: 8
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 03 Aug 2012 - 22:16:57    Titel: Potentielle oder kinetische Energie - das ist hier die Frage

Energie wird physikalisch gesehen fein säuberlich eingeteilt in die Kategorien potentielle und kinetische Energie. Gespeicherte Energie besitzt bekanntlich die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. Darum auch der „Spruch“: Arbeit ist gespeicherte Energie. Elektrische Energie ist bekanntlich auch Energie und somit in der Lage Arbeit zu verrichten – gleichgültig ob sie in einem Akku gespeichert ist oder aus einer Steckdose entnommen wird. Nun zu meiner Frage:

Welcher Kategorie ist elektrischer Strom zuzuordnen? Potentiell oder kinetisch, das ist hier meine Frage. Oder muss man eine vollgeladene Autobatterie erst von einem Tisch stoßen, um zu beweisen, um welche Energieform es sich hier handelt.

Ich konnte bisher weder in Physikbüchern, noch im Internet hinweise auf eine klare Zuordnung finden.

Da Energie laut Energieerhaltungssatz nur von einer Energieform in eine Andere umgewandelt werden kann, muss diese Frage doch klipp und klar geklärt werden.

Also, potentiell oder kinetisch? Kann diese Frage nicht einwandfrei geklärt werden, ist davon auszugehen, dass elektrischer Strom in Wirklichkeit gar keine Energie ist. Dann hätten aber all jene Recht, die behaupten, dass eine digitale Wanduhr gar keine Arbeit im physikalischen Sinne verrichtet.

Kompetente Antworten wären ganz nett
misukin
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Anmeldungsdatum: 28.01.2007
Beiträge: 168

BeitragVerfasst am: 03 Aug 2012 - 22:25:41    Titel:

Du sagst ja selbst, dass sich eine Energieform je in eine andere umformen kann, wieso soll dann elektrische Energie der kinetischen bzw potentiellen zugeordnet werden? Das macht keinen Sinn.

Vielleicht solltest du erst einmal herausfinden was potentiell und kinetisch überhaupt bedeutet.
karin kapito
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Anmeldungsdatum: 03.08.2012
Beiträge: 8
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 04 Aug 2012 - 00:27:14    Titel:

Natürlich weiß ich was mit Begriffen wie potentiell oder kinetisch gemeint ist. Letztendlich macht es aber auch keinen Sinn, wenn gespeicherte Energie in Arbeit umgewandelt, quasi verbraucht wird, z.B. in einer digitale Wanduhr (Flüssigkristall) und mir erklärt wird, die Uhr verrichte gar keine Arbeit, obwohl sie Energie verbraucht.
Ebenso ein Transrapid am Bahnsteig. Er steht still (keine Bewegung erkennbar), wird aber durch Elektromagnete in der Schwebe gehalten, wird hier nun Arbeit verrichtet oder nicht?

In diesem Zusammenhang ist es schon wichtig, ob elektrische Energie als potentiell eingestuft wird oder nicht. Arbeit soll doch gespeicherte Energie sein. Warum werden so viele Prozesse, bei denen gezielt Energie verbrauchen, im gegenzug nicht als Arbeit anerkannt.
ichbinsisyphos
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Anmeldungsdatum: 31.05.2007
Beiträge: 1700

BeitragVerfasst am: 04 Aug 2012 - 00:29:28    Titel:

Nun, Strom ist keine Energie, genausowenig wit Frequenz oder Geschwindigkeit eine Energie sind.

Spannung ist aber einer Energie artverwandter, das ist eine Potentialdifferenz, Energie(differenz) pro Ladung, und zwar potentielle Energie pro Ladung. Das ist ganz analog zur potentiellen Energie im Gravitationsfeld einer Masse die potentielle Energie im elektrischen Feld einer Ladung.

Und nochmal zurück, Strom ist keine Energie, aber er besteht aus sich bewegenden Elektronen, die natürlich kinetische Energie besitzen und beim Stromfluss nach Anlegen einer Spannung passiert auch sowas, das potentielle in kinetische Energie der Elektronen umgeformt wird.
karin kapito
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Anmeldungsdatum: 03.08.2012
Beiträge: 8
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 04 Aug 2012 - 08:02:27    Titel:

Vielen Dank ichbinsisyphos, endlich kommen wir der Sache näher.

Artverwandte Energien gibt es nicht. Energie ist Energie. Aber Deine Antwort enthält in gewisser Weise eine Lösung, nach der ich suche. Die Potentialdifferenz verursacht ja die Spannung, wir brauchen sie also nicht erst anlegen.

Wenn sich die unterschiedlichen Potentiale ausgleichen, beispielsweise über eine Kupferspule, dann erhalten wir ein magnetisches Kraftfeld, gewissermaßen als Auswirkung der sich bewegenden Elektronen. Das wiederum ist zeitlich begrenzt, und zwar solange, bis der Potentialunterschied ausgeglichen ist. Ein permanentmagnetisches Kraftfeld kann demnach nicht durch bewegte oder kreisende Elektronen verursacht werden, weil sie kinetische und somit Masseenergie besitzen – das sagst Du ja selber. Die Wärmeentwicklung (Reibung/Widerstand) in einer Erregerspule ist ein Indiz dafür. Somit kommen bewegte Elektronen nicht als Erklärung für permanentmagnetische Kraftfelder in betracht, denn diese sind unendlich. Massen wiederum, und das gilt auch für Elektronen, können somit nicht als Ursache für permanentmagnetische Kraftfelder in betracht kommen. Auch Elektronenmassen können nicht unendlich in Bewegung bleiben, selbst wenn sie nur kreisen. Na ja, ich werde schon noch dahinter kommen. Da Spannung an sich kein Magnetfeld produzieren kann ist es schon fast unmöglich, die Energie zu erklären, die für Permanentmagnetfelder so unendlich lange (T∞) als Ursache dient.

Es ist aber schade, dass mir keiner plausibel erklären kann, warum die Arbeit einer digitalen Wanduhr oder die eines elektromagnetisch schwebenden Transrapid, trotz nachweislichem Energieverbrauch sowie nachweislicher Kraftwirkungen, keine Arbeit im physikalischen Sinne sein soll und dass nur, weil der Formelfaktor „s“ (W = F*s) nicht gegeben ist. Arbeit ist Arbeit, ob mit oder ohne „s“.
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 1085

BeitragVerfasst am: 04 Aug 2012 - 08:29:03    Titel:

Oh je.. hier geht ja mal wieder vieles (Halb)Wissen durcheinander:

1.) zum Permanentmagneten:
Dauermagneten sind magnetisch weil sich auf atomarer Ebene sogenanngte Weiss-Bezirke bilden in denen das magnetische Moment der Atome gleich ausgreichtet ist. Das sollte man sich allerdings in der Tat nicht als kreisende Elektronen vorstellen.
2.) Neben mechanischer verrichteter Arbiet "F*s" gibt es auch andere Formen in die die Energie sich veraendern kann, z.B. die elektrische Leistung (Energie/Zeit) die in einem Ohm'schen Widerstand verloren geht. Deswegen 'verbraucht' z.B. der Transrapid auch Energie wenn er "nur" schwebt. Waeren dessen Leitungen aus perfektem Supraleitern (=kein Widerstand), dann wuerde er in der Tat keine Energie verbrauchen zum Schweben.

Hoffe das hilt ein wenig...
Frankx
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Anmeldungsdatum: 02.08.2010
Beiträge: 668

BeitragVerfasst am: 04 Aug 2012 - 18:36:01    Titel:

Die Einteilung in potentielle und kinetische Energie macht imho nur in der Mechanik Sinn. Andere Energieformen in der Physik (z.B. elektrische Energie) lassen sich nicht unbedingt in dieses Schema pressen.

MfG. Frank
karin kapito
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Anmeldungsdatum: 03.08.2012
Beiträge: 8
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 04 Aug 2012 - 22:07:21    Titel:

Hallo jh8979,

dein Sachverstand in Punkto Magnetismus überzeugt mich. Aber findest Du nicht auch, dass die Sache einen Haken hat. Mit den Weissschen-Bezirken wird die magnetische Kraftwirkung erklärt, nicht aber, welche Primärenergie zum Einsatz kommt, um diese Kraftfelder unendlich lange aufrecht zu erhalten. Beispiel: Ein Elektromagnet wird mit einem Akku verbunden und über einen Potentiometer so angepasst, dass seine magnetische Flussdichte mit der eines Permanentmagneten übereinstimmt.

Die Fakten des Elektromagneten: Spannung 12V, Stromverbrauch 1 Ah, Akkukapazität 30 Ah.

Der Permanentmagnet hingegen benötigt für ein identisches Kraftfeld überhaupt keine Energiezufuhr. Beim Permanentmagneten liegt der Zeithorizont des Kraftfeldes bei T∞, beim Elektromagneten hingegen ist die verursachende Primärenergie nach maximal 30 Stunden (rein theoretisch) verbraucht und das Kraftfeld existiert nicht mehr. Es lässt sich leicht errechnen, welche Energieäquivalenz der Permanentmagnet via nachweisbarem Kraftfeld über einen Zeitraum von, sagen wir 10 Jahren, zu Verfügung stellt. Die Weissschen-Bezirke sagen nichts über die Energie-Quelle aus, die diesen Kraftfeldern zugrunde liegt. Sollte der Elektromagnet ebenfalls über 10 Jahre hinaus mit dem Permanentmagneten mithalten können, also sein Kraftfeld aufrechterhalten, so müsste der Akku tausende Male nachgeladen werden.

Nun komm mir aber nicht mit dem Spruch, die Energie wäre zuvor in dem Permanentmagneten gespeichert worden. Denn der Vorgang des Aufmagnetisierens dauert zwischen 20 Mikro bis maximal 20 Millisekunden, bei einer Leistung von 100 W/s bis maximal 100 kWh/s – diese Werte sind authentisch, ich habe mich bei einem Magnetproduzenten erkundigt.

Hast Du eine Erklärung für die Herkunft der Energie, die für einen gigantischen Zeitraum von T∞ zur Verfügung stehen muss, um letztendlich dieses Kraftfeld so lange aufrecht zu erhalten und im Prinzip auch dermaßen lange Arbeit verrichten zu können?

Bin gespannt, ob Du oder sonst jemand eine plausible Begründung parat hat.

Vielen Dank schon mal an diejenigen, die sich bisher die Mühe gemacht haben mir zu antworten und für die, die noch kommen. Bin sehr gespannt, wer jetzt richtig antwortet.

K. K.
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 1085

BeitragVerfasst am: 04 Aug 2012 - 22:20:28    Titel:

karin kapito hat folgendes geschrieben:
... Aber findest Du nicht auch, dass die Sache einen Haken hat. Mit den Weissschen-Bezirken wird die magnetische Kraftwirkung erklärt, nicht aber, welche Primärenergie zum Einsatz kommt, um diese Kraftfelder unendlich lange aufrecht zu erhalten.
...
Bin gespannt, ob Du oder sonst jemand eine plausible Begründung parat hat.
...

1.) Nein find ich nicht, 2.) Ja, hab ich Smile

Bei einem Permanentmagneten wird gar keine Energie gebraucht um das Feld aufrechtzuerhalten. Es ist ein statisches magnetisches Feld, welches von den atomaren Eigenschaften des Material herruehrt.

Du hast recht, dass beim Elektromagneten Energie verbraucht wird. Dies liegt allerdings nicht daran dass die Spule (oder welche Konfiguration man auch benutzt) einen elektrischen Widerstand hat und dadurch Energie "verlorengeht" (=in Waermeenergie umgewandelt,etc, siehe elektrische Leistung).

Es sind einfach zwei verschiedene Systeme, die nur gemeinsam haben, dass die ein magnetisches Feld erzeugen.
ichbinsisyphos
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Anmeldungsdatum: 31.05.2007
Beiträge: 1700

BeitragVerfasst am: 05 Aug 2012 - 01:24:53    Titel:

Wieso dieser plötzliche Themenwechsel zum Magnetismus?
Permanentmagnetismus heißt Ferromagnetismus. Der kommt nicht durch kreisende Elektronen zustande sondern durch die Austauschwechselwirkung, die die Spins aneinander ausrichtet und so bindet. Man verläßt da aber den Bereich der anschaulichen Physik.
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