Strom ohne Spannung?

Angenommen, Sie haben einen Stromkreis mit 120 Volt und 20 Ampere, an den nur eine Glühbirne angeschlossen ist. Beim Messen der Spannung, die zur Glühbirne geht, zeigt mein Messgerät 120 Volt an. Die Grundlagen haben mich gelehrt, dass ein Stromkreis ein Kreis ist, also geht die Hin- und Herbewegung der Elektronen nach der Glühbirne entlang des Neutralleiters zurück zur Steckdose usw. Warum liegt also keine Spannung am Neutralleiter an? Ich gehe davon aus, dass Strom vorhanden sein muss, damit die Schaltung funktioniert. Wenn ja, gibt es Strom ohne Spannung? Danke für jede Hilfe dabei!

Wenn Sie diese Frage stellen, sollten Sie überhaupt nicht mit 120-VAC-Stromkreisen messen oder arbeiten . Bitte hör auf.
Siehe auch: physical.stackexchange.com/q/80400/2451 und darin enthaltene Links.
Alfred, beantworten Sie so alle Fragen Ihrer Schüler, wenn Sie gelegentlich Ihre EE-Klassen unterrichten?
@ user1332449, Ihre Frage folgt nicht logisch aus meinem Kommentar. Glaubst du, ich würde einer Studentin sagen, dass sie nicht mit 120 VAC arbeiten soll, wenn sie fragt, wie man das Thevenin-Ersatzschaltbild findet oder wie man eine Spannungsteilung durchführt oder wie man den kleinen Signalausgangswiderstand eines BJT-Verstärkers findet?

Antworten (3)

Spannung ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Drähten. Sie können nicht sagen, dass der "heiße" Draht selbst irgendeine Art von Spannung hat. Genauso wie Sie nicht sagen können, dass der "neutrale" Draht selbst Spannung hat. Die Spannung ist das Maß für das elektrische Potential zwischen den beiden.

Wenn Sie die Glühbirne zwischen den beiden anschließen, bietet sie einen Weg für den Stromfluss von Hochspannung zu Niederspannung.

Wenn Sie mehr über die Einzelheiten erfahren möchten, sind Kirchoffs Schaltungsgesetze (und insbesondere Kirchoffs Spannungsgesetz) der richtige Ausgangspunkt.

danke, wenn ich also die Spannung des heißen messe, sehe ich 120 V relativ zu Masse oder Neutralleiter. Die ganze Spannung trifft die Glühbirne richtig? Dann hat die Rückleitung von der Glühbirne zur Steckdose am Neutralleiter keinen Potentialunterschied und misst daher dasselbe relativ zur Masse - null Volt. Doch Elektronen bewegen sich immer noch ... richtig?
Die volle Spannung zwischen heiß und neutral liegt über der Glühbirne. Wenn Sie diese Spannung als 120 V messen, beträgt der Spannungsabfall an der Glühbirne 120 V. Ich habe die Antwort mit einem Link bearbeitet.

Tatsächlich liegt am Neutralleiter eine kleine Spannung an, wenn Strom durch ihn fließt. Dieser Draht hat jedoch speziell einen niedrigen Widerstand, so dass die Spannung darüber klein bleibt. Der Widerstand der Glühbirne ist viel größer als der des Kabels, weshalb Sie den größten Teil der Spannung über der Glühbirne und nicht über dem Kabel sehen.

Betrachten Sie den Grenzfall, in dem Sie anstelle einer Glühbirne einen Kurzschluss haben. Dadurch wird die Hälfte der Spannung über den Neutralleiter gelegt (die andere Hälfte auf den heißen Draht, da beide Drähte in Reihe geschaltet sind), wodurch so viel Strom fließt, dass etwas explodieren oder schmelzen oder Feuer fangen würde, wenn es bestehen bleiben würde. Deshalb gibt es eine Sicherung oder einen Leistungsschalter in Reihe mit dem Hitzdraht. Die Sicherung löst aus oder der Leistungsschalter springt heraus, wenn der Strom über das normale Niveau ansteigt, aber bevor dieser hohe Strom lange genug anhält, um Ihr Haus in Brand zu setzen.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass sowohl der Hitzdraht als auch der Neutralleiter jeweils einen Widerstand von 1 Ω zurück zur Sammelschiene im Leistungsschalterfeld haben. Wenn die Spannung 110 V beträgt und Sie damit eine 60-W-Glühbirne betreiben, fließen etwa 550 mA. Dies verursacht einen Spannungsabfall von 550 mV an jedem der heißen und neutralen Drähte. Die Glühbirne sieht dadurch tatsächlich 1,1 V weniger, aber das ist ein kleiner Bruchteil von 110 V und weniger als die normale Schwankung der Stromleitung, sodass Sie es nicht bemerken werden. Wenn Sie in diesem Beispiel die Spannung zwischen dem Neutralleiter an der Glühbirne und dem dritten Erdungskabel messen, würden Sie die 550 mV sehen.

Danke Olin. Wenn Sie nur den Strom im Stromkreis betrachten, wenn Ihre beispielhaften 550 mA zur Glühbirne fließen, wie berechnen Sie dann, was auf der Rückkehr fließt? Gilt Kirchoff hier, was zu 550 mA führt?
Tatsächlich liegt am Neutralleiter eine kleine Spannung an, wenn Strom durch ihn fließt. Es gibt wenig Spannung gegenüber Masse , aber es liegen 120 VAC relativ zu heiß an. Wir müssen sorgfältig zwischen der Spannung am Leiter (relativ zu etwas anderem) und der Spannung am Leiter unterscheiden. Dies ist meiner Meinung nach die Wurzel der Verwirrung des OP.
Alfred, danke für deine Klarstellung – ich verstehe, was du sagst. Um das alles zusammenzufassen, wissen Sie, wie viel Strom auf diesem neutralen Bein fließt, wenn Strom durch es fließt (wenn das Licht an ist)?
@user: Der heiße Draht, die Last und der Neutralleiter sind alle in Reihe geschaltet, sodass durch alle der gleiche Strom fließt. Im Fall des Glühbirnenbeispiels wären das 550 mA durch jeden von ihnen.
Zusammenfassend sehen wir also die gleiche Strommenge bei einer viel geringeren Spannung am Neutralleiter. Bitte korrigiere mich wenn ich falsch liege. Danke für die Hilfe aller.

Drähte sind in der Tat Widerstände, aber mit SEHR SEHR winzigen Energiemengen, die durch den Strom aufgrund von EXTREM geringen Spannungsabfällen über große Längen des Drahtes thermisch dissipiert werden. Somit fließt Strom durch den Neutralleiter, aber der Potentialabfall entlang einer Länge ist buchstäblich viel zu gering, als dass Ihr Voltmeter ihn erkennen könnte. Überprüfen Sie das Spannungsgesetz von Kirchoff und Sie werden sehen, dass der Potentialanstieg in einem geschlossenen Kreis gleich dem Potentialabfall für alle Elemente entlang des geschlossenen Kreises ist; HINWEIS - Die Spannung an der Batterie ist gleich, aber entgegengesetzt zu der an den Widerständen (oder in Ihrem Fall eine Glühbirne, die ein Widerstand mit einer hohen Wärmeableitung ist, weshalb sie aufleuchtet!). In Wirklichkeit tritt jedoch ein sehr kleiner Potentialabfall im Draht auf, aber so klein ist, dass es praktisch ignoriert wird, da es sehr selten einen ausgeprägten Einfluss auf Ihre Berechnungen oder Ihr Schaltungsdesign hat, es sei denn, Sie haben einen sehr ungeeigneten Draht für Ihre Schaltung gewählt. Wenn Sie einen Draht wählen, der so groß ist wie Ihr Arm, dann wäre der Widerstand wahrscheinlich so hoch, dass kein Strom fließen würde und Ihre Glühbirne nicht leuchten würde. Der gesamte Spannungsabfall würde als kombinierter Serienwiderstand Ihrer Glühbirne und des Kabels selbst auftreten.

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