Wie entsteht elektrische Spannung?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo.

Die elektrische Spannung (Druck) entsteht durch den Ladungsunterschied zweier Punkte oder Pole.

Aber wie GENAU entsteht die Spannung?

Die Elektronen am (-) Pol werden wohl kaum über zB ein 10m langes Kupferkabel von den auf der anderen Seite befindlichen Neutronen (+) angezogen.

Meine Idee wäre das alle (-) Elektronen an einem Ort gehalten werden (zB Batterie) und da sich alle abstoßen, dieselbigen sich so lange selbst auseinander treiben bis schließlich das Ziel erreicht wird.

Kann mich jemd genauer aufklären?

Vielen Dank und einen entspannten Sonntag Abend nooch :smile:

#2

Doch. Wobei es die PROTONEN sind. Neutronen sind neutral.

Letztens hatte ich einen Wasserschlauch in der Hand, der hatte am zugesperrten Ende doch tatsächlich den selben Druck wie am Eingang!

Soweit die Analogie zum Wasser.

Da die Ladungsträger in einem Leiter frei beweglich sind, wird jeder Ladungsträgerüberschuss oder -mangel durch den gesamten Leiter ans Ende weitergegeben.
Die Neutronen am Ende ziehen die naheliegenden Elektronen an, diese rücken näher, dadurch mangelt es ein Stück weiter an Elektronen, es rücken wieder welche nach,…
Im Prinzip saugt eine positive Ladung dann alle im Leiter befindlichen Elektronen etwas zu sich heran, wodurch dann am Ende des Leiters dieser Protonenüberschuss entsteht und wartet, dass jemand seinen Finger dafür hergibt, dass er ausgeglichen wird.

#3

Ich will nicht nerven falls es so rüber kommt. Will es nur 100% verstehen.

Danke für deine Hilfe :grinning:

#4

Hallo,

ich schalte gleich den Rechner aus, weitere Antworten dann von Anderen.

Ein elektrischer Leiteraus Metall hat ein festes Gitter aus nicht beweglichen Atomkernen, die positiv geladen sind.
Dazu kommen etliche Elektronen, die recht fest an den Kern gebunden sind, aber eben auch viele Elektronen, die sich frei bewegen können. Man spricht auch manchmal vom „Elektronengas“ in einem Leiter.

Somit ist ein Leiter „der schon gefüllte Gartenschlauch“.

Ein Ende verbinde ich nun mit einem anderen Leiter, der positiv geladen ist. Das heißt, dass dort eine Spannungsquelle die negativen Elektronen etwas zu sich gezogen hat. Beim ersten Kontakt kommt es nun zum Ladungsausgleich: Es wandern Elektronen tatsächlich von einem zum anderen Leiter. Warum sie das machen? Weil sich gegenteilige Ladungen anziehen. Das musst du einfach hinnehmen, ist ein Naturgesetz. Genau wie sich Nord- und Südpol von Magneten anziehen.
Dieser „Sog“ wird also auf der gesamten Leitung wirksam. So lange eine Spannungsquelle Elektronen anzieht, so lange herrscht im gesamten verbundenen Leitungsweg dieser „Sog“.

Ich habe gerade geschrieben, dass „am Ende der Leitung ein Protonenüberschuss“ entsteht, das war FALSCH.
Zuerst mal: Es ist ein Mangel von Elektronen, dadurch also das dich irritierende Wort „Protonenüberschuss“. Aber wenn in der Disco 20 Frauen und 40 Männer sind: Ist das Frauenmangel oder Männerüberschuss? - Siehste, das Gleiche.
Richtig FALSCH war, dass der Elektronenmangel sich komplett ans Leitungsende (und „nur dahin“) überträgt. Wie konnte ich nur?!
In Wirklichkeit herrscht der Elektronenmangel, quasi der „Sog“, an der gesamten Leiteroberfläche.

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#5

Danke das du nochmals auf meine Fragen eingegangen bist!

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Top !

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Schönen Abend dir :blush:

#6

Hallo,
die Spannung in Volt ist nie eine Eigenschaft an einer Stelle. Es ist immer ein Unterschied zwischen ZWEI Stellen / Orten. Deshalb haben Messgeraete zur Spannungsmessung ZWEI Kabel.
.
Von einer Leitung an einer Stelle zu derselben Leitung an anderer Stelle gibt es keinen Unterschied. Der Vogel auf der Hochspannungsleitung hat keine Spannung zwischen seinen beiden Fuessen. (Haarspalter denken an die paar Nanovolt wegen Stromfluss, vernachlaessigen wir hier mal.)
.
Die Frage „wie entsteht Spannung“ muss unmittelbar mit den Orten verbunden werden, zwischen denen Spannung entsteht oder gemessen werden soll.
Wenn jemand Spannung herstellt, nimmt er dazu an dem einen Ort die Elektronen weg und schafft sie zu dem anderen Ort. Dann finden sich hier Elektronen-Ueberschuss und woanders Elektronenmangel.
Gruss Helmut

#7

Es wurde bisher noch nicht erklärt, wie die Spannung (Elektronenüberschuss) entsteht! Durch ein Magnetfeld in einem Generator werden die Elektronen von den Positronen getrennt. In einem Stromgebraucher werden die Ladungsträger durch die Spannung, Ladungsunterschied, wieder zusammen geführt es wird ausgeglichen, das ist dann der Stromfluss.
Jemand anders kann gerne diese meine Antwort als Experte ruhig abwerten.

#8

Wo ist der Generator in der Taschenlampe versteckt?

Was passiert bei Wechselspannung?
Genau: da wird gar nichts zusammengeführt. Da wird was hin- und hergeschickt. Immer dieselben Elektronen. Und ich muss sie jedesmal bezahlen, wenn sie wieder vorbeikommen.

Btw., um es noch ein wenig komplizierter zu machen: ein Magnetfeld reicht nicht zur Ladungstrennung. Weshalb es keinen Gleichstromtransformator gibt.

Und noch obendrauf: Magnetfeld und Elektrisches Feld sind eigentlich das gleiche. Wenn man das ganze aus relativistischer Sicht betrachtet:


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#9

Och jechen, statt Generator ist da ein Akku drin, oder eine Batterie, aber die Ladungstrennung erfolgte doch wiederum durch einen Generator etc.
Bei Wechselstrom gehen die Elektronen nicht hin und her, das ist ein Trugschluss, der Strom geht fortlaufend von Minus auf Plus usw.

Das weiß doch jedes Kind schon und ein Trafo hat doch nichts mit Ladungstrennung zu tun, oder möchtest Du hier mal rumulken? Bleib mal mit beiden Füßen auf dem Teppich.

#10

Am besten versteht man das bei Nichtleitern. Also Du ziehst dir ein T-shirt über deine frisch gewaschenen trockenen Haare. Oder Du nimmst einen Luftballon und reibst ihn an den Haaren. Er lädt sich dann auf und bleibt z.B. an der Zimmerdecke hängen. Du hast Reibungselektrizität erzeugt, zwischen Zimmerdecke und Luftballon ist ein Spannungsgefälle, das sich nicht oder nur langsam ausgleichen kann. Also eine überschüssige Zahl an Elektronen sind auf der Oberfläche des Luftballons und ziehen die Wand an (und umgekehrt). Man nennt das Ladungstrennung durch Reibung.
In leitenden Materialien kann sich so ein Spannungsgefälle sofort ausgleichen, auch über große Strecken (Draht). Die Elektronen sind dort beweglich in einem „Leitungsband“. Es ist aber nicht so, dass die Elektronen nun von einem Ende zum andern Ende des Drahts sausen sondern ein Elektron schubst das nächste, sodass am Drahtende ein Elektron austritt und am Drahtanfang ein Elektron in die freie Position rückt.
Kann man sicher viel wissenschaftlicher darstellen,sollte aber für den Hausgebrauch (Schulkind frägt) genügen.
Udo Becker

#11

Doch doch, Richtungswechsel in der Deckenlampe 100 mal in der Sekunde.

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#12

Wo befindet sich das Magnetfeld in der Solarzelle?
Wo in der Gewitterwolke?
.
Anders gesagt, es gibt mehrere Moeglichkeiten.

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#13

Fehler 1.
Spannung ist nicht Elektronenüberschuss oder -mangel. Spannung ist die Differenz zwischen zwei elektrischen Potenzialen.

Fehler 2.
Antimaterie im Generator? Echt jetzt?
Richtig ist, dass ein sich bewegendes Magnetfeld eine Kraft auf Ladungsträger ausübt. Da Protonen in der Kristallstruktur des Leiters fest gebunden sind, können nur die Elektronen dieser Kraft folgen.

Fehler 3.
Ein Verbraucher schließt den Stromkreis. Nehmen wir der Einfachheit mal Gleichstrom an. Dann sorgt der Verbraucher dafür (zusammen mit den Leitungen), dass es zum Ladungsausgleich in der Spannungsquelle kommen kann.
Nehmen wir einen Wechselstromkreis, dann kommen wir zum

Fehler 4.
Dort kommt es nicht zu einem Ausgleich. Ein schwankendes elektrisches Feld lässt die Elektronen zittern.

Fehler 5, als Wiederholungsfehler von Nummer 4.
Bei Wechselstrom verbleiben die Elektronen im Mittel an Ort und Stelle, sie zittern rhythmisch.
Weit verbreiteter Elektriker-Witz: „Alle paar Jahre mal die Leitung an Gleichstrom anschließen und mit frischen Elektronen befüllen.“

Fehler 6.
Den Elektronen ist es wurscht, ob das wechselnde Magnetfeld durch eine Rotation eines Magneten hervorgerufen wird oder ob es ein wechselndes Magnetfeld eines Elektromagneten am Wechselstrom ist. Beides mal ist die Wirkung die Gleiche: Es erfolgt eine pulsierende Kraft auf alle Ladungsträger, der nur die Elektronen folgen können.

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#15

Hallo,

man kann den Spannungsabfall natürlich vernachlässigen, aber es sind deutlich mehr als ein paar Nanovolt. Der Grund dafür ist die hohe Stromstärke.

Die Ader einer typischen 110 kV-Hochspannungsleitung besteht aus Aluminium (mit Stahlkern) mit einem Querschnitt von 300 mm2. Aluminium hat einen spezifischen Widerstand von 2.65 · 10–2 Ω · mm2/m; das ergibt einen Widerstand von ca. 88 mΩ pro Meter. Bei einer Stromstärke von 560 A beträgt der Spannungsabfall also immerhin etwa 50 mV pro Meter. Auf 100 km Leitungslänge summiert sich das auf stolze 5000 V, was aber glücklicherweise nur fünf Prozent der Betriebsspannung der Leitung sind. In diesem Bereich liegt tatsächlich der reale Leistungsverlust solcher Freileitungen.

Ein Vogel merkt von den etwa 2 mV Spannungsdifferenz zwischen seinen Füßen natürlich nichts.

Gruß
Martin

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#16

Also könnte ich mich, theoretisch, an einer Hochspannungsleitung festhalten, wenn ich mal aus dem Flugzeug falle? Ich meine die Frage durchaus ernst. Uns wurde als Kindern immer verboten, auf Hochspannungsmasten zu klettern. Das liegt daran, dass die Masten geerdet sind? Und ich als Person sofort als Abnehmer fungiere? Hänge ich an der Leitung, ist das nicht so?

Soon, fasziniert von Strom.

Mal sehen, wenn ich in 20 Jahren in Rente gehe, mache ich nochmal eine Umschulung :wink:

#17

Nicht nur theoretisch.
Ein Ami wurde bei nen Unfall mal aus dem Auto geschleudert. Er hat überlebt, weil er sich bei seinem Flug an einer Freileitung festhalten konnte. Die Rettung dauerte etwas, da dazu erst die Leitung abgeschaltet werden musste.

Auch ist die Wartung von Freileitung per Hubschrauber möglich. Dazuwird zum Potenzialausgleich der Hubschrauber zuerst mit der Hochspannungsleitung verbunden. Zwischen Heli und dessen Insassen und der Leitung besteht dann kein Potenzial mehr. Gegen Erde schon.

Das Klettern suf Hochspannungsmasten ist neben der Absturzgefahr aus 2 Gründen gefährlich:

  1. Man kann sehr leicht Isolatoren auch nur teilweise überbrücken oder spannungsführende Teile direkt berühren. Dann Stromschlag.
  2. Überschläge. Kommen hin und wieder vor, vor allem wenn Isolatoren feucht sind.
#18

So? Primärzellen wewrden also in der Produktion durch einen Generator geladen?
Wie macht man das deiner Meinung nach? Und wie hat man das vor Erfindung des Generators gemacht?

Bevor du weiter Unsinn schreibst:
https://www.varta-consumer.de/de-de/insights/did-you-know/2015/how-are-batteries-made
Was in einer Primärzelle abläuft ist ein CHEMISCHER PROZESS und hat natürlich mit irgendwelchen Generatoren und Ladevorgängen nichts zu tun!

Meine Güte.

Warum heißt es denn eigentlich Wechselstrom, hm?
Genau: weil die Polarität und damit auch der Stromfluß permanent wechselt. Bei uns 50 mal pro Sekunde.

Und was folgt daraus für die Elektronen?
Genau: sie flitzen abwechselnd von der Phase zum Nullleiter und umgekehrt.

Wie weit kommen sie denn in einer 50tel Sekunde?
Rechne selber:
https://www.frustfrei-lernen.de/elektrotechnik/geschwindigkeit-elektronen-berechnen.html

Und was bedeutet das nun wieder für mich?
Genau: es kommen immer wieder dieselben Elektronen bei mir vorbei. In der kurzen Zeit flitzen sie gar nicht bis zum Kraftwerk und ich bekomme immer neue.

Oje.

Was ist denn der prinzipielle Unterschied zwischen Trafo und Generator?
Genau: es gibt keinen. Bei beiden werden Elektronen in einer Spule in Bewegung gesetzt. Einmal durch bewegte Elektronen in einer anderen Spule, beim Generator durch bewegte Elektronen in einer anderen Spule oder in einem Magneten.

Mach ich. Was du hier schreibst ist leider kompletter Unsinn und hat mit Wissen nicht mal entfernt zu tun. Wie du auch an den anderen Antworten auf dein Posting ablesen kannst.

Merke: erst lernen, dann erklären.

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#27

ja, aber der Laie, eben noch gelernt, dass die Hochspannungsleitung gefahrlos berührt werden kann, solange man nicht in der Nähe der Erde ist, müsste sich nun doch zwangsweise fragen, warum dann der Hubschrauber einen Potenzialausgleich braucht, wo er doch auch die Erde nicht berührt :wink:
Und meiner Vermutung nach spielt da Luftreibung eine Rolle - ich weiß es aber nicht genau.

VG
J~

#28

du meinstest sicher Protonen. Positronen sind Antimaterie und spielen hier eher keine Rolle.

VG
J~

#29

Ja. Aber auch die Tatsache, dass der Heli eine nicht ganz unwesentliche Kapazität hat. Diese wird beimKontakt mit nem anderen Potenzial geladen oder entladen.