Arbeit und Spannung

Frage 1: Wird die Spannung als die Menge an Arbeit gemessen, die eine Ladung leisten kann, wenn sie zwischen zwei Punkten fließt, weil die Arbeit proportional zur Kraft ist? Indem wir also die Menge an Arbeit messen, die eine bestimmte Ladungsmenge verrichtet, wenn sie zwischen zwei Punkten fließt, können wir indirekt die elektromotorische Kraft messen, die auf diese Ladung wirkt?

Frage 2: Messen wir die elektromotorische Kraft auf diese Weise, weil es irgendwie einfacher ist, den Energieverlust der Ladung zu messen als die auf sie wirkende Kraft?

Frage 3: Arbeit ist gleich Kraft x Weg. Bedeutet dies dann, dass wir die Spannung erhöhen könnten, indem wir den Abstand zwischen den beiden Messpunkten vergrößern? Offensichtlich nicht, da dies in der Praxis nicht zutrifft. Wie wirkt sich die Entfernung auf die elektromotorische Kraft aus, wenn überhaupt? Es scheint, als ob es überhaupt keinen Einfluss darauf haben sollte, wenn Spannung wirklich eine Kraft ist.

Bitte beachten Sie: Ich habe einige Erklärungen mit Analysis gesehen, die ich nicht kenne. Meine Mathekenntnisse reichen nur bis zur Vorkalkulation.

Ich danke Ihnen für Ihre Hilfe.

Antworten (2)

Bei der Beantwortung der Fragen 1 und 2 wird die Spannung so definiert und nicht gemessen. Die Spannung wird normalerweise gemessen, indem man einen kleinen Strom durch einen Widerstand fließen lässt und den Strom misst. Suchen Sie im Internet nach "Voltmeter".

Antwort auf Frage 3: Nein, Sie können die Spannung zwischen zwei Punkten nicht erhöhen, indem Sie den Abstand zwischen ihnen vergrößern. Stellen Sie sich vor, Sie befestigen lange Drähte an den Enden einer Batterie und bewegen dann die Enden der Drähte voneinander weg. Die Spannung zwischen den Enden der Drähte steigt nicht plötzlich an, wenn sich die Enden bewegen. Sie könnten das Experiment mit einem Multimeter, einer Batterie und einigen Drahtstücken versuchen, wenn Sie das nicht glauben.

Der entscheidende Punkt ist, dass, obwohl die Spannung konstant bleibt, sich der Abstand ändert, also muss sich die Kraft ändern, die auf ein geladenes Teilchen zwischen den Drahtenden ausgeübt wird. Die Tatsache, dass die Spannung konstant bleibt, während die Feldstärke in dieser und anderen üblichen Situationen variiert, erklärt auch, warum wir oft Spannungen statt Feldstärken messen.

@ThePhoton - Ich werde diesen nützlichen Kommentar in die Antwort kopieren.
  1. Ja.

  2. Du vermutest hier etwas falsch. Ja, wir können die elektromotorische Kraft als die Arbeit messen, die beim Bewegen einer Ladung verrichtet wird - aber wir messen sie normalerweise nicht auf diese Weise. Viel häufiger ist es umgekehrt; Du kennst deine elektromotorische Kraft, zB durch eine Batterie, und daraus kennst du die Energie im Stromkreis. Eine elektromotorische Kraft ist normalerweise das, was Sie den Energielieferanten für das System nennen.

  3. Arbeit ist gleich Kraft-Zeit-Weg, ja, W = F D . Elektrisch entspricht dies einer Spannung gleich dem elektrischen Feld mal der Entfernung:

    v = E D
    Aber seien Sie vorsichtig mit solchen Formeln. Ändern D ändert sich nicht unbedingt v ; es kann sich ändern E stattdessen. Genau das ist zB bei einer Batterie der Fall. Die Spannung ist immer konstant, aber eine Verringerung des Abstands, beispielsweise indem zwei Drähte von jedem Pol näher gebracht werden, erhöht die elektrische Feldstärke E , das ist die Kraft pro Ladung.

wenn Spannung wirklich eine Kraft ist.

Das ist falsch. Spannung ist keine Kraft. Es ist Energie pro Ladung. Auch der Begriff elektromotorische Kraft ist keine Kraft. Es ist nur eine nette Phrase, weil es die "treibende" Kraft in einer Schaltung zu sein scheint. Aber es ist keine Kraft, es ist wieder nur Energie pro Ladung, und das Wort "Kraft" in diesem Begriff hätte vielleicht anders heißen sollen, um diese Verwirrung zu vermeiden.

Wenn die Spannung kein Maß für die Kraft ist, wie wirkt sie sich dann auf den Ladungsfluss aus? Ich habe von der PE-Gradient-Erklärung gehört, aber diese scheint zu fehlen. Bei der Diffusion von Partikeln von hoher zu niedriger Konz. Dies liegt an der zufälligen Bewegung von Partikeln. Die Tendenz eines Objekts, sich von einem hohen zu einem niedrigen Gravitations-PE zu bewegen, ist auf die Gravitationskraft zurückzuführen. Welche Kraft verursacht den Stromfluss?
„ Was ist die Kraft, die den Stromfluss verursacht ?“ Das wäre eine elektrische Kraft . Das fängt bei der Batterie an. Elektronen (und ähnliche Ladungen) stoßen sich gegenseitig ab. Da sich viele Elektronen am Minuspol der Batterie angesammelt haben, wollen sie sich aufgrund dieser elektrischen Abstoßungskraft wirklich von dort wegbewegen . Wenn Sie einen Stromkreis über die Anschlüsse anschließen, bewegen sich die Elektronen in den Draht, um der großen Abstoßung zu entkommen. Elektronen im Draht werden also wie Perlen an einer Schnur nacheinander geschoben. Die treibenden Kräfte sind immer elektrische Abstoßungs-/Anziehungskräfte .
@PeterBlood Wir erfinden dann den Begriff elektrische potentielle Energie , um anzugeben, wie weit sich die Elektronen entfernen wollen . Die Elektronen am Minuspol spüren eine große Abstoßung und wollen sich wirklich zum Pluspol bewegen, wenn sie könnten, da es dort keine (oder weniger) Elektronen gibt, die sie abstoßen könnten. Wir sagen daher, dass der negative Pol eine hohe und der positive eine niedrige elektrische potentielle Energie hat. Der Begriff Spannung ist nur der Unterschied in der potentiellen Energie (pro Ladung) - wenn es eine Spannung gibt, dann gibt es einen Unterschied, und dann wollen sich die Ladungen aufgrund einer Kraft bewegen.
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