Frage:
Was genau ist Spannung?
JamesM
2020-08-22 03:38:44 UTC
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Ich bin 15 Jahre alt und habe vor kurzem mit der Elektronik begonnen. Ich habe Probleme, die Spannung zu verstehen.

Ich habe so viele Artikel gelesen und so viele Videos über Spannung gesehen, und alle geben unterschiedliche Antworten.Einige von ihnen sagen, dass Spannung wie Druck ist, andere sagen, dass Spannung wie potentielle Gravitationsenergie ist, und andere sagen, dass sie ein Maß für die elektrische Feldstärke ist.Wie Sie sehen, weiß ich nicht, was ich denken soll.

Könnte mir bitte jemand das erklären, weil ich seit 2 Monaten versucht habe, eine Antwort zu finden, und es macht mich irgendwie wahnsinnig :)

Und wenn Spannung wie potentielle Gravitationsenergie ist, wie bedeutet mehr Spannung mehr Strom?

Es gibt mehr Strom, wenn Sie Höhenangst aufgrund des Flusses geladener Haare auf Ihrem Rücken meinen..Strom ist der Fluss aufgrund der Leitfähigkeit oder 1 / R.Die Analogie hier ist also aktuell und psychologisch.Aber in der Tat hat Wiki Ihre Antworten, dann das Web, indem Sie die "richtige" Frage mit Schlüsselwörtern stellen. Dann lernen Sie an der Universität hoffentlich, wie Sie schneller und besser für Fähigkeiten lernen können, die für neue Herausforderungen benötigt werden
Wenn Sie bald die mathematische Schaltungsanalyse erlernen möchten, ist es möglicherweise sinnvoll, Spannung als "abstrakte numerische Größe" zu verstehen, die durch [Kirchhoffs Spannungsgesetz] (https://en.wikipedia.org/wiki/Kirchhoff%) gut modelliert ist27s_circuit_laws # Kirchhoff's_voltage_law) in einem Stromkreis "ohne Intuition zu starten.Letztendlich hat jede Art von Modell ihre Probleme: Der Druck ist nicht 100% genau, die Integration des elektrischen Feldes über einen Pfad ist wissenschaftlich korrekt, aber nicht sehr nützlich.
https://en.wikipedia.org/wiki/Electromotive_force
Die Spannung sagt Can Can Will Do (Potential), Strom tut es durch den Energiefluss durch einen niedrigeren Widerstand
Strom erzeugt ein Kraftfeld in Motoren, während Energie gespeichert wird, aber die Spannung bestimmt die Geschwindigkeit ohne Last bei minimaler Energie 1% des Starts 10% der Leerlaufdrehzahl
Sie tippen zu schnell mit mehr als zwei Fingern und lassen den dritten Finger nach dem ersten Drücken los, sodass alle N-Tasten-Rollover-Typen einen Fehler mit unflexiblen Ergebnissen bei zwei Buchstaben aufweisen.Gehe zum Schreibunterricht, anders als ich
Teil Don meine Touchpad-Fehler und IOS schlechte Rechtschreibkorrektur
Spannung ist wie IQ, smart erledigt die Arbeit des Stroms mit geringstem Aufwand oder Potenzial
Spannung ist NICHT wie Gravitationsenergie.Wenn Sie glauben, dass dies der Fall ist, werden Sie nicht verstehen, wie eine höhere Spannung mehr Strom verursacht.(Stattdessen ist Spannung wie Höhe. Höhe ist keine Energieform.) Füllen Sie ein Rohr mit losem Kies.Heben Sie nun ein Ende hoch, damit der Kies im Rohr schnell bergab fließt.So verursacht eine höhere Höhe mehr Kiesfluss.Die Spannung ist wie die Höhe, wenn die Ladung des Elektrons wie die Masse des Kiesels ist.
[Es hängt mit der Driftgeschwindigkeit zusammen] (https://electronics.stackexchange.com/questions/494304/what-really-is-voltage-what-effect-does-a-higher-voltage-have-on-an-unit-of-cha / 494452 # 494452) wenn das hilft.Spannung ist eine sehr rutschige Sache, um zu verstehen.
Als ich versuchte, die Rechtschreibfehler des Wortes "genau" (das OP schrieb "genau") im Titel zu bearbeiten, wurde mir eine Frage mit [genau demselben Titel] (https://electronics.stackexchange.com/questions/) gestellt.50976 / Was-genau-ist-Spannung) existiert bereits.Ich musste Kommas hinzufügen.Ich weiß nicht, ob der Rechtschreibfehler des OP absichtlich war, um das zu umgehen.
Beantwortet das deine Frage?[Was genau ist Spannung?] (Https://electronics.stackexchange.com/questions/50976/what-exactly-is-voltage)
Zum Verständnis von Schaltkreisen sind Elektronen Wasser, Spannung ist Druck, Strom ist Strom, Rohre sind Widerstände, und es gelten die Kirchhoffschen Gesetze.Dioden sind Rückschlagventile, Induktivität ist Trägheit.Kondensatoren sind mit Wasser etwas schwieriger zu modellieren.Magnetische Effekte entsprechen überhaupt nicht.
Die Spannung ist eine mechanische Kraft, die in einem elektrischen Feld auf geladene Teilchen ausgeübt wird.Jedes Mal, wenn Sie ein Feld haben, möchten sich geladene Teilchen in diesem Feld je nach Ladung in die eine oder andere Richtung bewegen.Wenn das Material leitfähig ist, sind die geladenen Teilchen beweglich und können sich bewegen.Wenn das Material nicht leitend ist, existieren die geladenen Teilchen entweder nicht oder können sich nicht bewegen.
@mkeith Der Begriff "mechanisch" ist auf mikroskopischer Ebene schwer zu definieren, wenn die Elektronen nicht frei sind.
@TomW Es ist ein Fehler, sich nur auf Elektronen zu konzentrieren.Wenn Moleküle polar sind, drehen sie sich oder versuchen sich zu drehen, um sich mit dem elektrischen Feld auszurichten.Die Elektronen werden in die eine Richtung gedrückt, und der positive Teil des Moleküls wird in die andere Richtung gedrückt.In einer flüssigen Lösung fließen die Anionen in die eine und die Kationen in die andere Richtung.
In guten Leitern wie Metalldraht sind die Elektronen die mobilen Ladungsträger.Dies ist jedoch nicht der einzige zu berücksichtigende Fall.
@mkeith Es ist keine mechanische Kraft.Es ist eine eigene Kraft, die eine Eigenschaft verschiedener elektrischer Ladungen ist und mit https://en.wikipedia.org/wiki/Coulomb's_law beschrieben wird
@wbeaty "Spannung ist NICHT wie Gravitationsenergie" ist korrekt, aber mein Buch enthält eine Tabelle, in der beide verglichen werden: also Coulomb-Kraft gegen Gravitation, Grund {zwei Ladungen mit unterschiedlichen Vorzeichen - zwei Massen}, Kraftrichtung {Attraktivität und Abstoßung - nurAttraktivität}, Stärke {hoch - sehr klein}, Abschirmbarkeit {ja - nein}, Bedeutung {Kohärenz der Atome - Kohärenz der kosmischen Objekte}.Aus dem deutschen Buch "Physik für Ingenieure" ISBN 3-540-62442-2, 6. Auflage, von Elbert Hering, Rolf Martin, Martin Strohrer, herausgegeben von Springer, Seite 222, Kapitel 4.1.1
@schnedan Vorsicht: Gewalt ist keine Energie.Sehr wichtiges Konzept!Spannung ist keine potentielle Energie.Spannung ist nichts anderes als Gravitationsenergie.Stattdessen ist die Spannung den Schwerkraftpotentialen sehr ähnlich.Analogie: Spannung ist wie die Höhe über der Erde oder wie die Höhe des Hügels, auf den wir den Felsbrocken rollen.(Höhe ist keine Form von Energie. Es wurde kein Felsbrocken angehoben, aber Höhe und Schwerkraft hängen im leeren Raum über dem Boden!) Praktische Faustregel: Fluss ist wie eine unendliche Anzahl dünner Fasern, während Spannung istwie eine unendliche Anzahl von gestapelten Membranen.
Vierzehn antworten:
TimWescott
2020-08-22 04:35:42 UTC
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Ich vermute, ich werde Sie nur weiter verwirren, aber hier ist:

Einige von ihnen sagen, dass Spannung wie Druck ist, andere sagen, dass Spannung wie potentielle Gravitationsenergie ist, und einige sagen, dass sie ein Maß für die elektrische Feldstärke ist.

Wir sagen, dass Spannung wie Druck oder wie potentielle Gravitationsenergie ist, weil wir versuchen, eine Analogie zu etwas zu ziehen, das Sie sehen oder fühlen können (weil Sie können einen Stein auf Ihren Zeh fallen lassen oder den Druck in einem Ballon spüren, wenn Sie ihn in die Luft jagen.

Welche Spannung ist , wird abstrakt (daher die Analogien). Wenn sich ein Elektron in einem elektrischen Feld befindet, wirkt es auf eine Kraft und möchte sich bewegen. Wenn Sie eine magische Pinzette hätten, mit der Sie dieses Elektron ergreifen und von einem Punkt zum anderen bewegen könnten, müssten Sie Kraft darauf ausüben - Energie in das System einbringen - oder es würde Kraft auf Sie ausüben - - dem System Energie entziehen und an Sie liefern.

Ein Volt ist kein Maß für das elektrische Feld. Volt sind eine Folge von elektrischen Feldern, aber das elektrische Feld ist in Einheiten von Volt pro Meter angegeben. Was ein Volt ist , ist ein Ausdruck der verfügbaren Energiemenge pro Ladungseinheit . Wenn Sie also ein Coulomb Ladung haben und diese Ladung durch etwas fließen lassen, das um einen Volt abfällt, liefert diese Ladung ein Joule Energie an alles, was etwas ist, das um ein Volt abfällt.

Und auch wenn Spannung wie potentielle Gravitationsenergie ist, wie bedeutet mehr Spannung mehr Strom?

Und hier bricht unsere nette Analogie zusammen. In diesem Sinne entspricht die Spannung eher dem Druck in einer Wasserleitung.

Wenn Sie für alle physischen Dinge eine Spannung anlegen, fließt Strom - es kann viel sein, es kann winzig sein, aber es fließt fast immer Strom. Bei den meisten Dingen (es gibt einige Ausnahmen) fließt umso mehr Strom, je mehr Spannung Sie anlegen.

In dieser Hinsicht ist Spannung wie Druck in einer Wasserleitung - mehr Druck bedeutet mehr Durchfluss, genauso wie mehr Spannung an einem Widerstand mehr Strom im Widerstand bedeutet.Dies ist jedoch nur eine Analogie .Letztendlich musst du nur dein Gehirn gegen die Physik schlagen, bis alles intuitiv wird, genau wie du gelernt hast, dass es jedes Mal herunterfällt, wenn du etwas loslässt.Der Unterschied besteht darin, dass Sie die Lektion über das Ablegen von Dingen gelernt haben, bevor Sie ein Jahr alt waren.Die Spannungsstunde kommt etwas später im Leben, daher müssen Sie Ihr Gehirn absichtlich beugen lassen.

Kommentare sind nicht für eine ausführliche Diskussion gedacht.Diese Konversation wurde [in den Chat verschoben] (https://chat.stackexchange.com/rooms/112161/discussion-on-answer-by-timwescott-what-exactly-is-voltage).
The Photon
2020-08-22 04:55:14 UTC
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Einige von ihnen sagen, dass Spannung wie Druck ist, andere sagen, dass Spannung wie potentielle Gravitationsenergie ist, und einige sagen, dass sie ein Maß für die elektrische Feldstärke ist.

Sie haben hier keine Frage gestellt, aber es ist wie bei all diesen Dingen, wenn Sie die Analogien verstehen.

In der Gravitationsanalogie wäre es genauer zu sagen, dass die Spannung dem Gravitationspotential und nicht der Energie des Gravitationspotentials entspricht. Wenn Sie beispielsweise einen 10 Meter hohen Hügel haben, beträgt die Gravitationspotentialdifferenz zwischen der Unterseite und der Spitze des Hügels \ $ (10 \ m) (g) \ $ span >. Dies ist proportional zu der Energie, die Sie benötigen würden, um ein Objekt von unten nach oben auf dem Hügel zu bewegen. Sie benötigen jedoch mehr Energie, um eine Bowlingkugel zu bewegen, als einen Kieselstein (genau wie Sie mehr Energie benötigen, um eine größere Ladung durch eine elektrische Potentialdifferenz zu bewegen). Und die Gravitationspotentialdifferenz ist eine definierte Größe, selbst wenn Sie keine Objekte bergauf und bergab bewegen (genau wie die Spannung zwischen zwei Punkten eine definierte Größe sein kann, auch wenn zwischen diesen Punkten kein Strom fließt).

Wenn Spannung wie Energie des Gravitationspotentials ist, wie bedeutet mehr Spannung mehr Strom?

Es ist kein größerer Spannungsunterschied per se , der mehr Strom erzeugt. Es ist ein größerer Spannungsunterschied über einen festen Abstand (z. B. den Abstand zwischen den beiden Anschlüssen eines Widerstands).

Das Gravitationspotential funktioniert genauso: Ein Strom fließt schneller einen steileren Hang hinunter und langsamer, wenn weniger Hang vorhanden ist.

Verwechseln Sie "Potentiale" nicht mit dem Konzept "potentielle Energie".Das sind zwei völlig verschiedene Dinge.OP fragt nach "potentieller Energie", wenn er nach dem mathematischen Konzept "Potentiale" fragen sollte.(Wirklich, es wäre besser gewesen, wenn "Potentiale" einen anderen Namen hätten!) Elektrische Potentiale sind nicht wie Energie, sondern wie Höhe.Die Neigung eines Hügels ist keine Energieform, aber die Neigung eines Hügels wird als "Potentialgradient" bezeichnet.
@wbeaty, Ja, ich habe genau diesen Punkt in meinem zweiten Absatz gemacht und ihn dann im letzten durcheinander gebracht.Bearbeitet.
trying
2020-08-22 06:19:47 UTC
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Mathematisch gesehen ist die Spannung einfach das Integral des elektrischen Feldes über einer Leitung. (Sie wissen wahrscheinlich bereits, was ein Integral ist. Vielleicht nur ein Integral einer Funktion in einem Intervall. Ein elektrisches Feld im Raum gibt an jedem Punkt des Raums Auskunft über die Vektorkraft pro Ladungseinheit. Ein Vektorfeld (und so weiter) elektrisches Feld) kann in eine (gekrümmte oder gerade) Linie integriert werden, als wäre es eine Funktion in dem Intervall, das durch den Parameter der Linie beschrieben wird, wobei die Funktion durch das Punktprodukt des Vektorfeldes und den Vektortangenten an die gegeben ist Linie).

Physikalisch gesehen können es drei und nur drei verschiedene Dinge sein, ohne eine Analogie mit einem anderen Zweig der Physik zu verwenden, die Verwirrung stiften und somit in der elektrischen Welt verbleiben kann:

  1. elektrische Energie, die pro Stromeinheit in Wärme umgewandelt wird. Es wird in [W / A] = [V] gemessen. Es ist das Phänomen, das beobachtet wird, wenn ein Strom durch ein Material fließt, das hauptsächlich durch einen Widerstand (z. B. einen Widerstand) gekennzeichnet ist. Es ist auch unter dem Namen Spannungsabfall bekannt.

  2. pro Ladeeinheit gespeicherte elektrische Energie. Es wird in [J / C] = [V] gemessen. Es ist das Phänomen, das beobachtet wird, wenn ein System, das hauptsächlich durch eine Kapazität (z. B. einen Kondensator) gekennzeichnet ist, elektrisch geladen oder entladen wird. Es ist auch mit dem Namen der Potentialdifferenz bekannt.

  3. zeitliche Änderungsrate der Magnetflussverknüpfung. Es wird in [Wb / s] = [V] gemessen. Es ist das Phänomen, das beobachtet wird, wenn ein System, das hauptsächlich durch eine Induktivität (z. B. eine Spule) gekennzeichnet ist, magnetisiert oder entmagnetisiert wird. Es ist auch unter dem Namen EMK oder elektromotorische Kraft

    bekannt
  4. ol>

    Sie müssen alle diese Beiträge summieren, wenn ein System gleichzeitig durch einen Widerstand, eine Kapazität und eine Induktivität gekennzeichnet ist.

Wo passen Sie ein Elektron an, das kinetische Energie gewinnt, wenn es durch ein elektrisches Feld im Vakuum beschleunigt wird, in Ihren "nur drei Dingen"?
Für Ladungsträger im Vakuum unter einem elektrischen Feld gilt der obige Fall 3: Das auf der Flugbahn des beschleunigten Elektrons integrierte elektrische Feld gibt die Spannung auf dieser Flugbahn an.Diese Spannung ist die zeitliche Änderungsrate des Magnetflusses, der durch den Strom aufgrund des sich bewegenden Elektrons erzeugt wird. Das Elektron wird beschleunigt, so dass seine Geschwindigkeit zunimmt und der Strom, den es erzeugt, zunimmt und der durch einen solchen Strom erzeugte Magnetfluss zunimmt: Die Rate dieses letzten Inkrements ist die Spannung.
Obwohl Ihre Erklärung gut ist, ist es wahrscheinlich etwas, das ein 15-Jähriger nicht verstehen kann, da Sie in multivariate Berechnungen eintauchen, d. H. Über Linienintegrale, Vektorfelder und Punktprodukte sprechen.
@KingDuken ja, ich weiß.Ich hatte Zweifel, ob ich über den mathematischen Standpunkt sprechen sollte oder nicht.Wie auch immer, ich habe die Erklärung in Klammern gesetzt, was bedeutet, dass es nicht wirklich wichtig ist, um die wahre Sache zu verstehen.Jedenfalls denke ich, dass ein 15-jähriger.kennt möglicherweise das Integral einer Funktion, von Vektoren und eines Punktprodukts und kann sich zumindest vorstellen, was auf der mathematischen Seite vor sich geht.Trotzdem habe ich auch eine unabhängige physikalische Perspektive angegeben, die nicht übersehen werden kann, nur weil ich zuvor über Integrale gesprochen habe.
@trying Magnetfluss durch welche Oberfläche?Nehmen wir an, ich habe eine positive Ladung in 0,0,0 und ein Elektron von 0,0,1 bis 0,0,2, beginnend mit der Ruhe entlang einer geraden vertikalen Linie.
gailulun
2020-08-23 21:31:16 UTC
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Sie können geladene Teilchen einfach mit Gasmolekülen vergleichen: Geladene Teilchen mit den gleichen elektrischen Eigenschaften stoßen sich gegenseitig ab.Wenn sie näher sind, neigen sie dazu, sich nach außen zu verteilen, genauso wie sich Gase nach dem Komprimieren nach außen ausdehnen.Dieser nach außen gerichtete Dispersionstrend zwingt geladene Teilchen, sich nach außen zu bewegen, um einen elektrischen Strom zu bilden. Dies ist die Spannung.Tatsächlich wird für ein einzelnes geladenes Teilchen, egal wie weit ein anderes Teilchen mit derselben Ladung davon entfernt ist, es nach außen abgestoßen, aber je weiter die Entfernung entfernt ist, desto geringer ist die Kraft.Der Neutralleiter, den Sie sehen, ist, dass die Anzahl der positiven und negativen Ladungen gleich ist, sodass die Zweipunktspannung Null ist.

someone_else
2020-08-24 01:28:24 UTC
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In einfachen Worten ist die Spannung ein Maß für die Energie pro Ladungseinheit, die zwei Punkten in einem elektrischen Feld zugeordnet ist. Aber warum ist mit zwei Punkten eine Energie verbunden?

Um dies zu beantworten, müssen wir uns ein elektrisches Feld und seine Auswirkung auf eine Testladung vorstellen.

Wir können uns ein elektrisches Feld vorstellen, indem wir jedem Punkt im Raum einen winzigen Pfeil zuordnen. Jeder Pfeil im elektrischen Feld repräsentiert die Kraft, die eine Ladungseinheit fühlen würde, wenn sie an diesem bestimmten Punkt platziert würde.

Da sich ähnliche Ladungen abstoßen, zeigen die Pfeile von einer positiven Ladung weg (da sie unsere Testladung abstößt): Electric field around charge

Während sich die Testladung durch das elektrische Feld bewegt, wird sie herumgeschoben und gewinnt oder verliert Energie. Wenn es sich in die gleiche Richtung wie die kleinen Pfeile auf dem Feld bewegt, wird am Partikel gearbeitet und es gewinnt Energie. Wenn es sich entgegengesetzt zum Feld bewegt, verliert es stattdessen Energie.

Stellen Sie sich vor, Sie drücken eine Schaukel, wenn sie sich bereits von Ihnen entfernt, und drücken dieselbe Schaukel, wenn sie auf Sie zukommt. Im ersten Fall wird es in Richtung der Bewegungsrichtung ausgerichtet und beschleunigt. Im zweiten Fall wird es entgegen der Bewegungsrichtung gedrückt und verlangsamt es. In gewisser Weise müssen Sie alle Beiträge der kleinen Pfeile entlang des gesamten Pfades addieren, um die Endenergie der Schwung- / Testladung zu berechnen.

Dieses Hinzufügen von Pfeilen wird als Linienintegral bezeichnet und beinhaltet die Berechnung an jedem Punkt , um wie viel der Verschiebungsvektor und das Feld in dieselbe Richtung zeigen.

Eine 10-V-Batterie erzeugt ein elektrisches Feld, sodass das Hinzufügen aller kleinen Pfeile von der positiven zur negativen Seite zu einem Netz von 10 Joule für jede Einheitsladung führt, die den Stromkreis umgibt.

Das elektrische Feld sieht für einen Draht mit überall gleichmäßigem elektrischen Widerstand so aus:

Battery E field

Wenn es keinen Widerstand gäbe, würde unsere Testladung bei jedem Zyklus idealerweise 10 Joule an jeder Schleife gewinnen und für immer beschleunigen, aber in Wirklichkeit wird die Energie mit zunehmendem Strom immer mehr in Form von Wärme abgeführt.

Die Testladung kann auch an etwas anderem arbeiten: Bei LEDs wird diese elektrische Energie in leuchtende Form umgewandelt, in Motoren, in mechanischer Form usw.

Ein wichtiges Detail ist, dass es mehrere Pfade von einem Punkt zu einem anderen geben kann. Warum sollte die Energiedifferenz nicht vom jeweiligen Pfad zwischen den beiden Punkten abhängen?

In Abwesenheit externer Kräfte und Felder ist das elektrische Feld konservativ, was bedeutet, dass die Potentialdifferenz unabhängig vom Pfad dieselbe Zahl ergibt.

Um zu sehen, warum dies zutrifft, stellen Sie sich vor, dass entlang des oberen Pfades (X) ein Potential von 15 V von A nach B und entlang des unteren Pfades (Y) von 5 V von A nach B vorhanden ist:

Two paths

Wenn dann unsere Testladung zuerst von A nach B durch X und dann in entgegengesetzter Richtung durch Y rückwärts geht, führt das elektrische Feld ein Netzwerk von 10 Joule aus: 15 Joule "nach unten" durch das Feld und 5 Joule "nach oben". (Hinweis: Hier verwende ich "abwärts" und "aufwärts" als Analogie zum Klettern oder Absteigen eines Gravitationsfeldes.)

Aber da die Ladung wieder an dem Ort ist, an dem sie vorher war, haben wir 10 Joule kostenlos erhalten! Dies verstößt gegen das Gesetz der Energieerhaltung, es sei denn, diese Energie wird von einem anderen Ort bezogen. Wenn nichts diese Energie liefert, haben alle Pfade das gleiche Potenzial.

Die Erklärung zu den Analogien:

Wie elektrische Felder schieben auch Gravitationsfelder Dinge herum. Genau wie in elektromagnetischen Feldern funktioniert das Feld, wenn Sie ein Gravitationsfeld hinuntergehen, und Sie gewinnen Energie. Diese Energie kann auch für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, indem Sie an etwas anderem arbeiten.

In Flüssigkeiten ist das fragliche Kraftfeld die Druckdifferenz, die Partikel in Richtung der Druckreduzierung beschleunigt (da ein Kraftungleichgewicht in diese Richtung zeigt)

Im Allgemeinen ist es mit zwei Punkten * und * einem bestimmten Pfad zwischen ihnen verbunden.Nur wenn das Feld konservativ ist, hängt die Spannung allein von den Endpunkten ab und kann somit als Potentialdifferenz ausgedrückt werden.Wie auch immer, +1
AililmmolkCMT Vashtar behoben!
Sie sind in die entgegengesetzte Richtung gegangen, die ich mir vorgestellt habe, aber es ist Ihre Antwort, also ... Lassen Sie mich nur darauf hinweisen, was ich in Ihrer Hinzufügung als Ungenauigkeit betrachte: Sie haben geschrieben, dass "im leeren Raum ein elektrisches Feld konservativ ist".Nein, Sie können ein nicht konservatives elektrisches Feld im Vakuum haben.Sie benötigen lediglich einen Bereich mit Magnetfeldvariabilität.Und das bringt uns zu der Richtung, die ich mir vorgestellt hatte.Wenn es kein dB / dt gibt, ist das Feld konservativ und lässt ein Potential zu, so dass die Spannung auch eine Potentialdifferenz ist.Aber im Allgemeinen ist dies nicht der Fall und wir müssen uns mit der Pfadabhängigkeit befassen, und die PD ist nicht definierbar.
@Sredni Vashtar In meinem Kopf stellte ich mir den leeren Raum als frei von äußeren Objekten / Kräften vor, aber im Nachhinein war nicht klar, was ich meinte.Danke für die Bewertung.
rsonx
2020-08-23 22:35:29 UTC
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Das elektrische Potential eines Punktes ist der Arbeitsaufwand, der erforderlich ist, um eine Einheitsladung von einem Punkt mit einem elektrischen Potential von Null (im Allgemeinen wird dieser Punkt als unendlich weit entfernt angesehen) zu diesem bestimmten Punkt zu bewegen.

Genau wie das Gravitationspotential ist der Arbeitsaufwand erforderlich, um eine Masseeinheit vom Nullpotentialpunkt zu diesem bestimmten Punkt zu bewegen.

Die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten erzeugt ein elektrisches Feld. Diese Differenz wird als Potentialdifferenz oder Spannung bezeichnet.

Kommen wir zur Analogie zur Gravitation zurück. Eine Masse muss sich von einem Punkt mit höherem Gravitationspotential (wie dem 5. Stock eines Gebäudes) zu einem Punkt mit niedrigerem Gravitationspotential (Erdgeschoss) bewegen.

In ähnlicher Weise muss sich eine positive Ladung von dem Punkt mit höherem elektrischen Potential zu einem Punkt mit niedrigerem elektrischem Potential innerhalb des elektrischen Feldes bewegen.

Ein Ladungszug, der sich im elektrischen Feld bewegt, verursacht elektrischen Strom.

Nun, um Ihre Frage zur Spannung zu beantworten. Mehr Potentialdifferenz bedeutet nicht mehr Strom, es sei denn, Ladungen fahren im elektrischen Feld.

Aber sagen wir, dann gibt es in einem Leiter genügend Ladungen wie freie Elektronen Eine größere Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten bedeutet ein stärkeres elektrisches Feld und damit eine schnellere Bewegung der Ladungen, d. h. eine größere Anzahl von Ladungen, die pro Zeiteinheit durch einen Bereich im Feld fließen, was mehr Strom bedeutet

Um nun eine Analogie zur Gravitation zu geben, betrachten Sie einen Wasserfall.

In der Erde fällt das Wasser schneller in Richtung Boden. Daher fällt pro Zeiteinheit mehr Wasser durch einen bestimmten Bereich des Falls, daher ein hoher Wasserstrom

Im Mond fällt das Wasser jedoch langsam ab, sodass weniger Zeit pro Zeiteinheit durch eine bestimmte Region fließt, also eine geringe Wasserströmung.

Sadat Rafi
2020-08-24 00:09:15 UTC
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Ich sehe viele komplizierte Antworten. Wenn Sie aufsteigen (z. B. 10 Meter), gewinnen Sie potenzielle Energie. Da die Erde dich ständig dorthin zieht, musst du dagegen arbeiten. Diese Arbeit wird als Ihre potentielle Energie gespeichert. \ begin {Gleichung} E = mgh = 10 mg \ end {Gleichung} span>
Betrachten Sie nun eine positive Punktladung. Es wird ein Feld um sich haben. Wenn Sie eine positive 1 C-Ladung darin platzieren möchten, müssen Sie gegen das vorhandene Feld arbeiten. Diese Arbeit wird als Spannung dieser Punktladung bezeichnet.

Kehren Sie nun wieder zum 10-Meter-Fall zurück. Sie haben bereits potenzielle Energie gewonnen. Wenn Sie springen, gehen Sie zur Erdoberfläche (oder zur Referenz). Sobald Sie die Oberfläche berühren, übertragen Sie Ihre gesamte Energie auf die Oberfläche (oder können Geräusche, Vibrationen usw. erzeugen).

Denken Sie jetzt an ein Elektron. Wenn ich sage, dass Sie ein 5-Volt-Potential haben, bedeutet dies, dass Sie einige Arbeiten durchgeführt haben, um dieses Potential zu gewinnen. Und Sie haben immer die Tendenz, in Richtung Referenz (oder 0 Volt) zu gehen. Wenn Sie "Auf die Oberfläche schlagen" als Widerstand vergleichen, werden Sie deutlich sehen, dass die Kraft durch sie abgeführt wird.

d3jones
2020-08-23 00:00:33 UTC
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Rohe Analogie: Wasserfälle.

Die Spannung ist die Höhe des Wasserfalls.

Strom ist die Wassermenge, die über die Wasserfälle fließt.

hacktastical
2020-08-23 01:46:20 UTC
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Unter Verwendung der Wasseranalogie ist Spannung elektrischer „Druck“ (Fachbegriff: Potential ), während Strom elektrischer „Ladungsfluss“ ist.

Was macht diesen Druck? Das Anlegen eines elektrischen Feldes , dh eines relativen Unterschieds in der Ladungsdichte von einem Punkt zum anderen. Beispielsweise erzeugt eine Batterie durch einen chemischen Prozess einen Unterschied in der Ladungsdichte zwischen ihren (-) und (+) Anschlüssen. Verdrahten Sie eine Last darüber, und der durch die Ladungsdifferenz erzeugte Druck induziert einen Strom, während wir die Differenz (elektrischen Druck) als Spannung messen.

Ebenso ist statische Elektrizität ein Aufbau (oder eine Entfernung) von Ladung aus einem isolierten Bereich, der einen Potentialunterschied zu seinen Nachbarn aufweist (wie Gewitterwolken gegenüber dem Boden darunter). Wenn dieser Unterschied groß genug ist, ist die Ladung groß genug findet einen Weg durch die Luft, beispielsweise in Form eines Blitzes.

Dieses Q kann hilfreich sein, um zu erklären, wie der 'Druck' zum Elektronenfluss führt: Hat die Spannungsdifferenz einen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Elektronen?

Ceramicmrno0b
2020-08-23 04:46:48 UTC
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Dies ist eine Umformulierung einer anderen Antwort auf einer SE-Site, und es hat mir wirklich geholfen, Elektrizität besser zu verstehen, sowie ein paar einfache Teile, die Sie wahrscheinlich verwenden werden.

Wenn wir uns vorstellen, dass unser Draht ein Kanal durch Ackerland ist, können wir Spannung und Stromstärke einige Variablen zuweisen. Wie groß unser Draht ist, hängt von der Größe unseres Kanals ab. Die Spannung wird zur Wassermenge im Kanal. Zu viel Spannung und der Kanal läuft über, tötet die Ernte und den Landwirt (Ihr Draht schmilzt). zu wenig Spannung, und der Landwirt kann seine Ernte nicht gießen (Ihre LED leuchtet nicht auf).

Die Stromstärke wird zur Geschwindigkeit des Wassers. Wenn das Wasser nicht schnell genug ist, dreht es das Wasserrad nicht und mahlt den Weizen (wieder leuchtet Ihre LED nicht auf). zu schnell, und es kann das Gebäude die Teile schütteln. Der Landwirt kann jedoch Zahnräder verwenden, um die Drehzahl und das Drehmoment (Transformator oder Transistor) zu ändern und seinen Weizen zu mahlen.

Das hat mir sehr geholfen, als ich angefangen habe, und leider habe ich keinen Link für das Original, da es viel besser geschrieben wurde, als ich es zum ersten Mal las. Ich hoffe, Sie finden es heraus, viel Glück!

FrancoVS
2020-08-24 06:59:59 UTC
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Es gibt also die richtige Erklärung und die technisch korrekte Erklärung. Ich werde mit dem ersteren gehen.

Sie kennen wahrscheinlich bereits elektrostatische Kräfte: Gleiche Ladungen stoßen ab und entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an. Daraus können Sie sich vorstellen, dass wenn Sie ein paar Elektronen in einer Kiste zusammenfügen, diese ziemlich sauer erscheinen und versuchen würden zu entkommen. Wenn Sie auch zufällig eine Box mit ein paar Protonen in der Nähe haben ... wollen diese Elektronen wirklich dorthin.

Die Spannung ist ein Versuch zu quantifizieren, wie sauer Ihre Elektronen sind. Dies ist sehr nützlich, denn je mehr sie sauer sind, desto mehr Dinge können Sie tun, wenn Sie versuchen zu entkommen: Bei 0,1 V tun sie im Grunde nichts, bei 12 V können Sie ein Auto starten (wenn Sie haben genug davon) und bei 10 kV zappen sie durch die Luft und Sie hätten Probleme, sie einzudämmen.

Vor diesem Hintergrund ist leicht zu erkennen, warum mehr Spannung im Allgemeinen zu mehr Strom führt: Je mehr Spannung, desto mehr drängen sich Ihre Ladungen durch alles, was Sie zwischen sie und das gewünschte Ziel stellen.

Nun, was ich gerade gesagt habe, ist ziemlich verschwommen. "Wie viel Elektronen entweichen wollen" ist keine sehr genaue Idee. Und doch ist das wirklich der Kern davon. Sie werden schließlich die genaue Definition der Spannung (und des elektrischen Potentials) wiederfinden, wenn Sie versuchen, diese Idee zu verfeinern. Einige Denkanstöße:

  • Das Spannungskonzept sollte auch für positive Ladungen funktionieren.
  • Wie definieren Sie "wie viel X entkommen will"? Macht? Fluchtgeschwindigkeit? Schwung? Energie?
  • Escape auch wohin ?
  • Was passiert, wenn sich die Ladungen frei bewegen können? Und was ist, wenn sie sich innerhalb einiger Grenzen frei bewegen können? (z. B. in einer Metallkugel, einem Metallzylinder oder einem Metalldraht)
  • Wenn wir Strom speichern wollen, kaufen wir "Batterien", keine "Elektronentanks". Was ist damit los?
JRaef
2020-08-24 09:23:32 UTC
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Richten Sie 10 Münzen in einer Reihe auf einem Tisch in einer geraden Linie aus, wobei sich die Kanten berühren.Nehmen Sie eine weitere Münze und werfen Sie sie mit Ihrem Finger am Ende der Zeile.Der erste bewegt sich nicht viel, der am anderen Ende jedoch.Je schwerer Sie diese erste Münze werfen, desto mehr bewegt sich die eine am anderen Ende, aber die Bewegung in der Mitte ist immer noch vernachlässigbar.

Machen Sie nun eine Reihe von 100 Münzen und versuchen Sie dasselbe.Die Endmünze bewegt sich kaum.Das liegt daran, dass ein Teil der Energie in Ihrem Fingerschlag in jeder Münze in der Mitte absorbiert wird.nicht viel auf jedem, aber es summiert sich, wo es das Endergebnis beeinflusst.

Die Kraft, die Sie auf die Faustmünze ausüben, entspricht "Spannung", die Bewegung der Münze am anderen Ende ist der "Strom", die Länge der Münzkette repräsentiert den Widerstand.Ohne Spannung gibt es keinen Strom.Bei niedrigem Widerstand (10 Münzen) ist der Strom hoch, aber bei hohem Widerstand (100 Münzen) ist der Strom niedrig, obwohl die Spannung gleich ist.

Circuit fantasist
2020-08-23 22:05:45 UTC
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Wir können alle diese analogen Größen in drei Gruppen von "etwas ähnlichen" Größen verallgemeinern: druckähnlich , flussähnlich und hinweisungsähnlich Mengen. So können wir ein "verallgemeinertes Ohmsches Gesetz" formulieren und verallgemeinerte Konverter - druckähnlich zu strömungsähnlich , hindernisartig zu druckähnlich em sehen > usw.

Wenn wir berücksichtigen, dass der Wasserdruck proportional zur Höhe der Wassersäule ist, können wir die (Spannungsabfälle) über Schaltungselemente mit Segmenten (Balken) visualisieren, deren Höhe (Länge) proportional zur entsprechenden ist Stromspannung. Dann können wir die Ströme in Schaltkreisen durch geschlossene Kurven (Schleifen) visualisieren, deren Dicke proportional zur Größe des entsprechenden Stroms ist. Hier einige Beispiele:

Decoupling capacitor visualized

Abb. 1 Entkopplungskondensator visualisiert

Dynamic load visualized

Abb. 2 Dynamische Last visualisiert

Differential pair visualized

Abb. 3 Differenzialverstärker visualisiert

ECL at low input signal visualized

Abb. 4 ECL-Gatter bei niedrigem Eingangssignal visualisiert

Ich wende diese Technik auf jede Schaltung an, die ich erkläre. Wie ich das mache, können Sie meinen Fragen und Antworten entnehmen.

Wenn eine Person, die gerade angefangen hat, einen Computer zu benutzen, Bill Gates fragt "Was ist Windows?", Was könnte die Antwort sein?
Der Differenzverstärker ist mit dieser Frage nicht verbunden.
schnedan
2020-08-23 14:59:39 UTC
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Die elektrische Spannung ist ein Maß für die Arbeit, die angewendet wurde, um positive und negative Ladungen zu trennen.Also ist die Spannung U = W / Q, wobei W die Arbeit und Q die Ladung ist.

Dies ist eine mehr oder weniger wortreiche Übersetzung aus einem Buch in deutscher Sprache "Physik für Ingenieure" ISBN 3-540-62442-2, 6. Auflage, von Elbert Hering, Rolf Martin, Martin Strohrer, herausgegeben von Springer, Seite 224, Kapitel4.1.3

Wenn Sie also die getrennten Ladungen mit einem Widerstand von 0,000 Ohm kurzschließen, fließen die getrennten Ladungen Q wieder zusammen (Strom) und Sie erhalten die Arbeit W zurück.

Daher ist die Analogie mit der potenziellen Energie eines Wasserfalls gut - wurde in meinen Studien am ersten Tag verwendet.

Das ist cool hier - Sie werden für eine 100% korrekte Antwort, die direkt aus einem Buch "Phyics for Engineers" stammt, herabgestimmt ...
Hallo, es ist nicht meine Ablehnung, sondern in Bezug auf: "* [...] direkt aus einem Buch" Phyics for Engineers ". *" - wie von [dieser Site-Regel] gefordert (https://electronics.stackexchange.com/Hilfe / Referenzierung) Wenn Sie etwas in eine Antwort aufnehmen (z. B. Foto, Bild oder Text), das nicht Ihre eigene Originalarbeit ist, müssen Sie es richtig referenzieren (zitieren).Können Sie bitte Ihre Antwort bearbeiten, das "Blockquote" -Symbol `>` verwenden, um den Text aus diesem Buch zu markieren, und einen Link zurück zur ursprünglichen Webseite hinzufügen (oder gleichwertige Details für das Buch hinzufügen, z. B. Titel, Autor (en),Verlag, Ausgabe und Seitenzahl).Vielen Dank.
Nicht richtig.Das Buch ist einfach falsch.Die Spannung ist kein Maß für die Arbeit.
"Potenziale" mit Arbeit (oder potenzieller Energie) zu verwechseln, ist ein schwerer Fehler und weit verbreitet.Bei einem Wasserfall entspricht "Spannung" der Höhe der Klippe.Wenn der Strom austrocknet, ist der Wasserfall verschwunden und die potentielle Energie des Wassers ist Null ... die "Spannung" oder die Potentiale sind immer noch da. Die Spannung ist nicht wie ein angehobener Felsbrocken, sondern die Spannung ist wie der leere Himmel: Es ist wie"Höhe."(Mit anderen Worten, die Spannung ist nicht mit der Testladung verbunden, sondern die Spannung ist Teil des unsichtbaren E-Feldes. Die Spannung ist immer senkrecht zu den Flusslinien, sondern das Muster der Äquipotentialflächen.)
@wbeaty Die Arbeit ist die Arbeit, die erforderlich ist, um die Ladungen zu trennen, wie sie in jedem Kraftwerk ausgeführt wird, in dem Sie etwas verwenden, um den Generator anzutreiben, der die Ladungen trennt.Das hat keineswegs damit zu tun, "Potenziale" mit Arbeit (oder potenzieller Energie) zu verwechseln.Dies geschieht in Spannungsquellen, selbst in chemischen Spannungsquellen wie Batterien, Brennstoffzellen, Solarkanälen usw., und es ist dieselbe Arbeit, die auf Ihre Spannungssenken wie Lichtblöcke, Heizungen usw. übertragen wird.Motoren, was auch immer ... wenn Sie mir nicht glauben, fragen Sie nach einem anständigen Buch für Profis oder Ingenieure
@wbeaty Ja, Sie müssen Recht haben ... das Buch stammt von einem der zweitgrößten wissenschaftlichen Verlage der Welt zusammen mit der Gesellschaft deutscher Ingenieure.Es muss falsch sein.Entschuldigung, wenn Sie nichts beweisen können, stoppen Sie bitte Ihre falschen Beiträge.Dankeschön.
Übrigens, selbst https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_potential_energy zeigt, dass Spannung und Arbeit zur Trennung von Ladungen proportional sind. Die deutsche Website ist etwas einfacher zu verstehen. Https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Energie#Elektrische_Arbeit
Ich bin mir nicht sicher, warum du so herabgestuft wurdest, aber vielleicht liegt es nur daran, dass du die Dimensionsanalyse ignorierst.In jedem Fall sind bei konservativen Feldern Potential und potentielle Energie eng miteinander verbunden, da das Potential potentielle Energie pro Einheitsquelle (Ladung, Masse, ...) ist, ähnlich wie ein Feld eine Kraft pro Einheitsquelle ist (jaWir teilen durch die Testmasse oder Ladung, aber "Quelle" ist hier als die physikalische Größe gedacht, die eine Feldquelle ist.Die elektrische Potentialdifferenz ist also - im konservativen Fall - Arbeit pro Ladungseinheit.
Nun, abgesehen von anderen - und soweit ich hier die meisten richtigen Antworten (einige unterschiedliche Sichtweisen auf das Problem) sagen kann - habe ich versucht, unseren Fragesteller anzusprechen, der im Alter von 15 Jahren möglicherweise nicht die Zielgruppe für fortgeschrittene 3D-Felder istTheorie.Also habe ich mit dem einfachsten Ansatz angefangen - In meinem Fall waren dies einige der Grundlagen, die Sie in den ersten 2-3 Tagen zu Beginn meines Studiums gehört haben ... Von da an ist es ein guter Punkt, mit dem Kirchhoffs-Gesetz fortzufahren und so weiter...
@schnedan natürlich irre ich mich nicht.(Wenn Sie nicht über einfache Physik streiten können, greifen Sie bitte nicht auf Autorität zurück.) Es ist sehr, sehr einfach: Volt sind keine Joule, genauso wie Columbs keine Joule sind, Verstärker sind keine Joule.Wenn Spannung Energie wäre, würde die Einheit "Volt" nicht benötigt.Bücher, die sagen, dass "Potential" "Potential Energy" bedeutet, sind falsch.Dies ist auch ein weit verbreitetes Missverständnis, sodass wir die Qualität eines Buches daran messen können, ob es den Fehler enthält.Wie RP Feynman sagt: Bei "Wissenschaft" geht es darum, die Fehler unbestrittener Experten zu finden (kein sehr europäischer Standpunkt!)
Spannung ist proportional zu arbeiten.Der propotiolale Faktor ist 1 / Q - bekommen Sie es!
Fu ... alle meine deutschen Bücher sind falsch!habe gerade eine andere gefunden, die die gleichen Gleichungen enthält.Das ist der Grund, warum wir so arme Ingenieure sind ... wie wir jemals in der Lage waren, den Saturn V zu entwerfen, die General Electrics-Motoren richtig zu machen und den ersten Computer der Welt zu bauen, ...


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