Warum verringert eine erhöhte Spannung den Strom?
Hallo zusammen,
ich frage mich wie eine erhöhte Spannung die Stromstärke verringert bei gleicher Leistung.
Mir ist die Formel U=R×I bekannt.
Ich würde nur gerne die Physik dahinter verstehen, da ja nach meinem Wissenstand die Elektronen die Leistung tragen. Wenn man also nun die Stromstärke verringert fließen ja auch weniger Elektronen und so kommt weniger Leistung an oder nicht.
Also wie kommt es dazu das man die gleiche Leistung hat bei erhöhter Spannung und geringerem Strom?
13 Antworten
Üblicherweise wird oft das Druck-Modell herangezogen:
Spannung entspricht dem Druck, Strom entspricht, wie viel Wasser pro Zeit durch die Leitung fließt... Also bei gleichem Strom ist die Fließgeschwindigkeit in einer breiten Leitung geringer, in einer schmalen Leitung höher.
Mir fehlt leider ein bisschen das Verständnis, was der Druck wirklich ist... Aber es gibt noch ein anderes Modell: Stell dir eine Fahrradkette vor. Dort entspräche die Geschwindigkeit der Kette die Stromstärke, die Kraft, die die Kette überträgt der Spannung.
Das Produkt aus Kraft und Geschwindigkeit ist vorn beim Pedal genauso groß, wie hinten am Rad. (also die Leistung) Je nachdem wie das Verhältnis der Zahnräder ist, kann eine kleine Geschwindigkeit mit viel Kraft in eine hohe Geschwindigkeit mit weniger Kraft umgewandelt werden, oder umgekehrt.
Physikalisch gesehen ist die Spannung eine Kraft, die auf die Ladungsteilchen wirkt und Elektronen z.B. Richtung Pluspol zieht. Eine echte Visualisierung ist jedoch sehr schwer.
Es ist ja so, dass die Leistung (in W) folgendermaßen zusammengesetzt ist: W=V*A.
Also ist die Leistung die Spannung mal die Stromstärke.
Wenn man bei gleichbleibender Leistung also eines von beidem erhöht (bei deinem Beispiel Spannung), dann muss das andere (hier Stromstärke) sinken, damit die Gleichung erfüllt bleibt.
Hat also bspw. dein Ladegerät 10W und lädt per USB (5V), dann kannst du davon ausgehen, dass es auch 2A hat.
Soweit ich das verstanden habe, korrigiere mich, wenn ich falsch liege, ist dass die Stromstärke einfach die Menge an Strom ist, und die Spannung ist dessen Bereitschaft Umwege zu nehmen. Um also durch ein Kupferkabel Strom fließen zu lassen braucht man kaum Spannung, für einen Menschen braucht es einige und für Gummi oder Luft sehr viel.
Trotzdem können wir dann solche Kugeln mit zig tausend Volt anfassen, wenn die Stromstärke minimal ist.
also mit dem anheben der spannung verringert sich die stromstärke nicht von selbst - im gegenteil, sie steigt sogar!
wenn R als "Widerstand" des verbrauchers eine konstante darstellt, dann steigt dem entsprechend mit steigender spannung ohne weitere änderung auch der strom.
man kann allerdings, wenn man entsprechende bauliche maßnahmen trifft, bei höherer spannung die gleiche leistung bei geringerem strom übertragen.
denn die leistung ist das Produkt aus Spannung und strom.
nehmen wir einfach mal als beispiel zwei parallel geschaltete Lampen, 12 Volt, 60 Watt, das macht in Summe 120 Watt. bei 12 Volt ergibt das einen Strom von 10 Ampere.
schaltest du die beiden lampen in reihe, kannst du das ganze mit 24 volt betrieben. dem entsprechend verringert sich, weil du ja nur noch einen pfad hast, die stromstärke um die hälfte, also 5 ampere.
das übertragen des stromes wird aber nicht nur doppelt, sondern gleich viermal so effizient! der Widerstand, in dem falle der leitungen spielt hier nämlich auch noch eine geige...
der spannungsverlust im kabel ist das Produkt aus dem Stromfluss und dem Widerstand des kabels. letzterer lässt sich nur über die länge der leitung und deren querschnitt bzw. das material beeinflussen.
nehmen wir einfach mal einen leitungswiderstand von 0,2 Ohm als gegeben an.
bei einem stromfluss von 10 Ampere ergibt sich so ein Spannungsverlust von 2 volt. mal wiederum 10 Ampere ergibt das ganze 20 watt, die im kabel verheizt werden.
reduzieren wir den stromfluss auf 5 Ampere, dann geht im kabel nur noch ein volt flöten. mal wiederum 5 ampere ergibt sich so eine verlustleistung von nur noch 5 watt.
lg, Anna
Die Leistung P = U mal I, also Spannung mal Stromstärke. Wenn nun bei gleicher Leistung U größer ist, muss I entsprechend kleiner sein, damit das Produkt gleich bleibt..
Wenn Du natürlich bei unverändertem Widerstand nur die Spannung erhöhst, dann erhöhst Du natürlich im gleichen Maße auch die Stromstärke (I = U mal R). Dann vergrößerst Du aber auch die Leistung!
Die Spannung ist per Definition Energie pro Ladung, Energie ist wiederum Leistung mal Zeit und die Ladung ist Strom mal Zeit, d.h
U = E/Q = (P*t)/(I*t)=P/I => P = U*I.
U und I sind also bezogen auf P antiproportional. Du verwechselst das Ganze mit dem ohmschen Gesetz gemäß U =R*I, hier sind U und I proportional.
Wenn also eine Quelle bspw. eine endliche Leistung von P=10W mit 5V liefert, dann ist der maximale Strom 2A. Je höher die Spannung gewählt wird, desto weniger Strom kann ich von der Quelle entnehmen.