Hallo! Ich bin absoluter Elektronik-Anfänger und hätte folgende Frage: Bei einem Widerstand fällt ja eine Spannung ab. Ich hatte aber woanders mal gelesen dass ein Widerstand nur den Strom begrenzt, wieso jetzt also auch die Spannung? Liegt das am Ohmschen Gesetz? Gruß, Knut
Warum sind die Wasserspiegel auf beiden Seiten eines Staudammes unterschiedlich?
User schrieb: > Warum sind die Wasserspiegel auf beiden Seiten eines Staudammes > unterschiedlich? obwohl ein Wasserstrom durch die Turbine fließt....
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Halte den Daumen auf einen plätschernden Wasserschlauch, dann setzt du dem Wasserfluß einen Widerstand entgegen. Folge: Der Druck im Schlauch (vor dem Daumenwiderstand) erhöht sich gegenüber dem herrschenden Druck nach dem Finger... gleichzeitig fließt auch weniger Wasser pro Zeiteinheit. Druck-->Spannung, Wassermenge-->Strom.
Strom, also das Schieben der Elektronen durch den Leiter, geht nicht ohne antreibende Kraft. Diese Kraft wird von der angelegten Spannung erzeugt. Also kein Strom ohne Spannung. Deine Frage zielt dann auf eine sprachliche Schwäche: Widerstand als Bauelement und Widerstand als Eigenschaft eines Leiters haben zwar gleichen Namen sind aber verschiedenes. Das Bauelement Widerstand begrenzt u.A. den Strom bei gegebener Spannung, man kann also mit ihm Strom auf einen gewünschten Wert einstellen so wie man in einem Rohr mit einem Ventil den Durchfluss einstellen kann. Das Formelzeichen Widerstand ist Teil des ohmschen Gesetzes, also einie Eigenschaft des Widerstands, die die Proportionalität zwischen Strom und antreibender Spannung beschreibt, wobei es eigentlich nicht stimmt, einem der beiden Dinge Ursache und Wirkung zuzuteilen. sowohl der Strom kann Ursache für Spannung sein als auch die Spannung Ursache für Strom.
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@ TO Solche Ausdrucksweisen wie "Spannung fällt ab" und "begrenzt Strom" sollten von einem Anfänger mit äusserster Vorsicht betrachtet werden. Sie sind nämlich entweder gewissermaßen eine Art Umgangssprache (im Falle des Spannungsabfalls) oder beziehen sich auf die für eine bestimmte Schaltung besonders bedeutende Funktion eines Bauteils (im falle der Strombegrenzung). Zum Spannungsabfall empfehle ich Dir eine Darstellung über die Arbeiten von Georg Simon Ohm über das ohmsche Gesetz. Er hat, in Kürze dargestellt, herausgefunden welcher Zusammenhang zwischen dem Material und der Abmaße eines Leiters und dem durch ihn fließenden Strom, bei einer feststehenden Spannung, besteht. Diesen Zusammenhang hat er als "Widerstand" bezeichnet. Was das Wort "Spannungsabfall" selbst betrifft, ergibt sich das aus einer bestimmten Beobachtung. Wenn Du nämlich entlang einer Kette von stromdurchflossenen Widerständen in Bezug auf das negative Ende der Kette, die Spannungen an den jeweiligen Verbindungspunkten zweier Widerstände misst, dann wird sie immer geringer d.h. sie "fällt ab". Mehr steckt da nicht dahinter. Eine "Strombegrenzung" durch einen Widerstand ist ein einzelner, bestimmter Fall der Verwendung bzw. Wirkung von Widerständen in einem Stromkreis. Wenn in einem solchen Stromkreis ein Bauteil enthalten ist, dessen Widerstand sich z.B. aufgrund der Temperatur oder anderer Faktoren verändert, dann wirkt sich das auf den Strom aus und damit auch auf die Spannung an dem fraglichen "Strombegrenzungs-Widerstand". Es spielen hier noch andere Gesichtspunkte eine Rolle, so dass ich hier nur mal das populäre Beispiel der LEDs anführe. Ihr Widerstand verändert sich mit der Temperatur. Aber es gilt auch, dass der Widerstand einer LED nicht unabhängig vom Strom ist. Bei geringen Strömen hat er einen höheren Widerstand als bei hohen. Das nennt man "Nicht-Linearität". In Kombination wirken diese beiden Eigenschaften so, das ein etwas höherer Strom, einen geringeren Widerstand und damit wiederrum einen höheren Strom bewirkt. Gleichzeitig erhöht sich auch ein wenig die Temperatur, die den Widerstand weiter verringert und damit den Strom erhöht. Im Grunde begrenzt (ohne weitere Maßnahmen) nichts den Strom, der also die Tendenz hat, immer weiter anzusteigen. Schalten man nun einen Widerstand in den Stromkreis der LED, so bewirkt eine Erhöhung des Stroms, dass mehr Spannung an dem Widerstand "abfällt", die LED also etwas weniger Spannung erhält und sich ihr Widerstand erhöht. Damit sinkt der Strom. Er wird "begrenzt". Das ist ein einfacher Fall eines Gleichgewichts zweier Wirkungen. Einerseits will die LED immer mehr Strom. Andererseits hindert der Widerstand die LED daran, indem sie ihr Spannung "wegnimmt".
Beginner schrieb: > Liegt das am Ohmschen Gesetz? Ja, das Verhalten eines Ohmschen Widerstandes wird genau durch das Ohmsche Gesetz beschrieben. Welche Wirkung das auf den Strom und Spannung hat, hängt von der Schaltung ab.
User schrieb: > Warum sind die Wasserspiegel auf beiden Seiten eines Staudammes > unterschiedlich? Sehr gute Erklärung finde ich.
meinereiner schrieb: > User schrieb: >> Warum sind die Wasserspiegel auf beiden Seiten eines Staudammes >> unterschiedlich? > > Sehr gute Erklärung finde ich. Finde ich gar nicht. Was haben die Wasserpegel beiderseitig eines Staudammes mit der Menge an Wasser zu tun, die trotzdem durchfließt? @Beginner: Wie du ganz richtig erkennst, ist das das Ohmsche Gesetz. Als die Physiker das Phänomen des elektrischen Stroms und der elektrischen Spannung erstmals detailliert untersuchten, hatten sie nur sehr krude Meßmöglichkeiten für Strom. Und Spannungen konnten sie nicht wie heute durch Drehen an einem Einstellknopf verändern, sondern schalteten dazu i.d.R. einfach eine variable Anzahl von galvanischen Zellen in Reihe. Bei der Auswertung der Versuche stellte sich dann heraus, daß der durch eine bestimmte Versuchsanordnung fließende Strom proportional zur angelegten Spannung war. Und daß der Proportionalitätsfaktor spezifisch für die Versuchsanordnung war. Dieses Gesetz "Strom und Spannung sind proportional" wurde dann später Das Ohmsche Gesetz genannt. Physikalisch ist weitgehend anerkannt, daß die Spannung die Ursache und der Strom die Wirkung ist. Aber Techniker nehmen es im Alltag mit der sprachlichen Präzision oft nicht so ernst und sagen dann Dinge wie "der fließende Strom erzeugt am Widerstand einen Spannungsabfall". Was zwar am Ende die gleiche Tatsache beschreibt, aber eben den Strom als Ursache der Spannung andeutet. Physikalisch ist das falsch, funktionslogisch aber oftmals richtig. Z.B. liefern bestimmte Sensoren in der Indistrie-Automatisierung als Signal einen Strom zwischen 4mA und 20mA. Wenn man dieses Signal mit einem Spannungsmesser auswerten will, dann läßt man den Strom einfach durch einen Widerstand fließen und mißt dann die am Widerstand abfallende Spannung. Von der Funktion her ist das so, daß der Sensor den Strom vorgibt und die Spannung am Widerstand einfach keine andere Wahl hat als sich dem Ohmschen Gesetz zu fügen. Physikalisch ist es immer noch so, daß irgendwo eine Spannung vorhanden sein muß, die diesen Stromfluß überhaupt erst ermöglicht.
Warum? Das Ohmsche Gesetz mit plätschernder Wasserromantik. Potenzialdifferenz und weitere berauschende Effekte;wer kann mehr bieten?
Und wenn dann die Wasserpumpe im Teich, getrieben von der Spannung - und auch dem Strom, benannt nach Simon Ohm den Widerstand überwindet und Wasser sich dort findet, wo es vorher noch nicht war, dann war´s die Leistung, alles klar? Schönen Gruß Mani
Axel Schwenke schrieb: > Was haben die Wasserpegel beiderseitig eines Staudammes mit der Menge an > Wasser zu tun, die trotzdem durchfließt? Wenn man die Differenz der beiden Pegel bildet, haben sie sehr wohl etwas mit der Wassermenge zu tun, die trotzdem durchkommt. Druck/Öffnung(Widerstand) ergibt genauso die Durchflussmenge(Strom) wie Spannung(Druck)/Widerstand den Strom((Elektronen)Durchflussmenge) ergibt.
j. t. schrieb: > Axel Schwenke schrieb: >> Was haben die Wasserpegel beiderseitig eines Staudammes mit der Menge an >> Wasser zu tun, die trotzdem durchfließt? > > Wenn man die Differenz der beiden Pegel bildet, haben sie sehr wohl > etwas mit der Wassermenge zu tun, die trotzdem durchkommt. Ähm. Nein. > Druck/Öffnung(Widerstand) ergibt genauso die Durchflussmenge(Strom) wie > Spannung(Druck)/Widerstand den Strom((Elektronen)Durchflussmenge) > ergibt. Du hast noch nie einen Staudamm respektive ein Wasserkraftwerk (zu dessen Betrieb die meisten Staudämme dienen) gesehen, stimmts? Im Normalbetrieb fließt durch einen Staudamm die Menge Wasser, die benötigt wird damit das Wasserkraftwerk die im Netz nachgefragte Energie "erzeugen" kann. Außerdem fließt durch den Überlauf alles Wasser, das zusätzlich in den Stausee reinläuft, aber nicht zur Energiegewinnung gebraucht wird. Das heißt solange der Stausee voll ist, läuft genau die Menge an Wasser durch, die oben in den See reinläuft. Darauf kann man schon nach wenigen Sekunden eigenen Nachdenkens kommen. Denn würde langfristig mehr Wasser unten rauslaufen als oben reinläuft, dann wäre der Stausee irgendwann leer. Würde langfristig weniger abfließen, dann würde der Stausee früher oder später überlaufen. Zumindest im Mittel muß also genausoviel abfließen, wie zufließt. Noch interessanter wird die Situation, wenn der Stausee nicht voll ist, aber trotzdem Energie gebraucht wird. Nehmen wir der Einfachheit halber mal an, es würde eine konstante elektrische Leistung gebraucht. Wenn jetzt der Wasserpegel im Stausee fällt, dann fällt auch der Wasserdruck an den Turbineneinläufen (die Turbinen stehen auf fester Höhe, die Höhe der Wassersäule darüber verringert sich hingegen). Um eine konstante Leistung zu erzeugen, muß das Kraftwerk bei sinkendem Wasserpegel also mehr Wasser durch die Turbinen laufen lassen. Wenn man eine "Durchfluß vs. Wasserstand" Kennlinie aufnehmen würde, dann hätte die in diesem Betriebsfall also eine negative(!) Steigung. TL;DR: ein Staudamm hat kein ohmsches Verhalten.
Vielleicht einmal mit einem Samen einer Pflanze betrachtet: Wer kennt nicht ein kleines Pflänzchen, das den Asphalt gesprengt hat, obwohl es leicht abzureißen ist? Durch Spannung (Wärme) keimte dieser, bis er sah das Licht. Doch bis dahin war er im Strome, und überwand den Widerstand noch nicht. Beblättert nun mit einer Leistung, die Kraft ihm gibt und lenkt. Betrieben mit dem Wasser, das fruchtbar und auch Berge sprengt So war es doch die Spannung und der Strom, der Ihm die Kraft gab, nach Herrn OHM ! U ----- R x I Gruß Mani
Axel Schwenke schrieb: > Was haben die Wasserpegel beiderseitig eines Staudammes mit der Menge an > Wasser zu tun, die trotzdem durchfließt? Wenn der Damm dicht ist, i.e. Widerstand unendlich hoch, fließt da nichts. Und wenn da ein Leck ist, hängt der Durchfluss vom Druck (Spannung) ab.
Axel Schwenke schrieb: > TL;DR: ein Staudamm hat kein ohmsches Verhalten. Es geht auch mit wenigen Worten. Selbstverständlich ist der Staudamm ein perfektes Beispiel. Der Schweredruck entspricht exakt der Potentialdifferenz eines elektrischen Systems. Der Volumenstrom des Wassers exakt dem elektrischen Strom. Der Widerstand (egal ob linear oder nichtlinear) bleibt ein dissipatives Bauelement der aus dem (Differential)Quotienten von Potentialdifferenz und Strom gebildet wird. http://www.amesys.de/?Teilsysteme___Mechanik_Hydraulik
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Vielleicht wäre der Kultfilm "Thron" ein gutes Beispiel. Falls ich mich nicht täusche, war im Film der elektrische Strom durch einen Bach dargestellt, der die Energie trägt... Mani
Falls das Thema ernst gemeint sein sollte: http://en.wikipedia.org/wiki/Drude_model Das ist ein klassisches Modell, welches den ohmschen Widerstand (für Anfänger)hinreichend gut erklärt. Fortgeschrittene denken dann nicht mehr drüber nach. Bis sie bei Phänomenen wie Supraleitfähigkeit ordentlich auf die Nase Fallen ;-)
Mani W. schrieb: > Vielleicht wäre der Kultfilm "Thron" ein gutes > Beispiel. Geht's da um Herrscherfamilien oder ist das ein Toilettenhumor-Film?
Amateur schrieb: > Ganz klar, da ist der olle Simon dran schuld. war doch immer so, Ihr da Ohm macht Watt ihr Volt.
Axel Schwenke schrieb: > TL;DR: ein Staudamm hat kein ohmsches Verhalten. Doch hat er sehr wohl. Nochmal, der Durchfluß hängt vom Druck und der Größe der Öffnung ab. Beim Staudamm hast du dann 2 parallel geschaltete regelbare Widerstände (Überlauf und Turbine). Wenn du nun mal ausser acht lassen würdest, dass du dein Reservoir immer gern maximal befüllt haben möchtest, und es unterschiedliche Energieanforderungen an die Turbine gibt, (was hieße die Öffnung von Turbine und Überlauf haben immer die selbe Größe), dann hinge der Durchfluß nurnoch vom Wasserstand/druck ab. Und das Ganze dann sehr linear/ohmsch. Axel Schwenke schrieb: > Wenn > man eine "Durchfluß vs. Wasserstand" Kennlinie aufnehmen würde, dann > hätte die in diesem Betriebsfall also eine negative(!) Steigung. Ist doch das gleiche wie bei einer Batterie. Wenn die Spannung sinkt, weil die Batterie leerer wird, fließt auch ein kleinerer Strom. Oder du müsstest einen kleineren Vorwiderstand nutzen um einen größeren Strom fließen zu lassen und wieder auf die selbe Leistung zu kommen.
Joachim B. schrieb: > Ihr da Ohm macht Watt ihr Volt. Und es werde Licht! Und es ward Licht... Mani
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wir trinken noch ein St.AMPER.le, die Spannung steigt, der Blutdruck auch, es steigt der Druck nun in dem Schlauch. Doch bevor es ihn zerfetzt, ist zu guter letzt, der Techniker schuld daran, dass er den Druck nicht halten kann. Drum geht er draußen zu dem Zaun, wollte auch nicht drüber schaun, sondern sich nur lösen von dem Druck: Doch dann kam der Zuck, gut zwei Meter zuruck! Ohne Leistung kein Sprung! Mani
Axel Schwenke schrieb: > Physikalisch ist weitgehend anerkannt, daß die Spannung die Ursache und > der Strom die Wirkung ist. Aber Techniker nehmen es im Alltag mit der > sprachlichen Präzision oft nicht so ernst und sagen dann Dinge wie "der > fließende Strom erzeugt am Widerstand einen Spannungsabfall". Was zwar > am Ende die gleiche Tatsache beschreibt, aber eben den Strom als Ursache > der Spannung andeutet. Physikalisch ist das falsch, funktionslogisch > aber oftmals richtig. Beste Erklärung bis jetzt. Heiner schrieb im Beitrag #4053764: > zu offensichtlich Anfaenger! > > geh woanders trollen. Ich bin selbst blutiger Anfänger und genau diesselbe Frage habe ich mir selbst vor ein paar Stunden gestellt (Da in meinem anderen Beitrag, dieses "Phänomen" beschrieben wurde).
Fabian schrieb: > Physikalisch ist weitgehend anerkannt, daß die Spannung die Ursache und >> der Strom die Wirkung ist. Aber Techniker nehmen es im Alltag mit der >> sprachlichen Präzision oft nicht so ernst und sagen dann Dinge wie "der >> fließende Strom erzeugt am Widerstand einen Spannungsabfall". Was zwar >> am Ende die gleiche Tatsache beschreibt, aber eben den Strom als Ursache >> der Spannung andeutet. Physikalisch ist das falsch, funktionslogisch >> aber oftmals richtig. > > Beste Erklärung bis jetzt. Bin Elektroniker, kann mir aber gut vorstellen, dass ein Installateur sagt: Wenn ma den Druck net hättn, daun dat´s do hintn net spritzn, weil ohne Durchfluss würd´s kan Strom geben! Gruß Mani
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Axel Schwenke schrieb: > Physikalisch ist weitgehend anerkannt, daß die Spannung die Ursache und > der Strom die Wirkung ist. kleine Kritik: Das ohmsche Gesetz beschreibt in einer Gleichung den Zusammenhang zwischen zwei Größen. Typisch für eine Gleichung ist aber gerade, dass keiner der beiden Gleichungen ein Vorzug, wie Ursache oder Wirkung gegeben wird. Die Zuweisungsrichtung bei einer Gleichung ist nicht festgelegt, das macht man meistens je nach beschriebener Situation. Physikalisch gesehen kann sowohl der Strom als auch die Spannung "Ursache" sein und die andre Größe die Folge. Da ist ja gerade die Klemme bei Programmiersprachen: Da wird das Gleichheitszeichen meist im Sinne einer Zuweisung missbraucht, wo das ZIEL ZUERST (links) und die Quelle danach (rechts) geschrieben wird.
Fabian Dichelmann schrieb im Beitrag #4059900:
> Fang Du jetzt noch mit den Bienchen und Blümchen an...
Würde auch damit funktionieren!
Ohne Potentialdifferenz kein Leben...
Sonne - Licht -Wärme - Wasser - Luft
Gruß
Mani
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