Energieübertragung von elektronischer Energie?
Hey, ich haber von der Theorie gehört, dass die Energie von dem Schalter zu der Lampe nicht über den fließenden Strom übertragen wird, sondern durch das elektrische Feld zwischen dem Schalter und der Lampe. Ist da was dran und wenn ja, wie funktioniert es?
5 Antworten
Eigentlich ist es nichts weiter als ein Vergleich mit einem Arbeiter, der an einer Stange zieht und schiebt, die am anderen Ende ein Pleuelrad dreht.
Die Stange fließt nicht weiter, aber die Arbeitsleistung des Arbeiters wird trotzdem übertragen.
Genau. So erkläre ich mir das zumindest. Ob es tatsächlich eine passende Analogie ist, kann ich aber nicht sagen, da war ich wohl in Physik grad Kreide holen.
Die Länge der Pleuelstange, also des Kabels.
Sonst würden wohl Spulen nicht funktionieren, in denen die geleistete Arbeit ja ein der Leitungslänge entsprechendes Magnetfeld aufbaut.
Wenn man jetzt aber nochmal von dem Beispiel des Arbeiters ausgeht, dann ist die Energieübertragung über die Stange doch eigentlich auch akkurat und dauert nicht über die Länge der Stange hinweg.
Doch, tatsächlich tut sie das wohl. Ich hab mal darüber gelesen. Relativistische Effekte beträfen auch kompakte Objekte, so sie entsprechende Dimensionen aufweisen könnten.
Abgesehen davon hättest du eine entsprechende Verzögerung auch dann, wenn deine Stange sich auf Grund der Länge anfangs durchböge. Dann würde die Energie später ankommen aber trotzdem vollständig.
Könnte man dann hier nicht von einer Impulsübertragung ausgehen? Wenn das Kabel jetzt doppelt so lang ist, dann verändert sich die Dauer die der Impuls braucht um den Verbraucher zu erreichen doch nicht.
Doch. Das tut sie. Die Länge des Impulses ändert sich nicht, aber der Zeitpunkt des Auftretens verschiebt sich.
Aber eben nicht wegen der Wegstrecke der Elektronen (die beim Wechselstrom ja nicht wirklich weite Strecken zurücklegen), sondern eher wegen relativistischer Effekte, (nehme ich an).
Na ja wie gesagt, ich vermute das nur. Genau weiß ich es nicht. Im Grunde müsste es dann sogar sowas wie einen Staudruck-Effekt am Anfang der jeweiligen Fließrichtung geben, wenn die Leitungslänge entsprechend groß wäre. Wäre interessant das mal von nem Physiker erklärt zu bekommen.
Das ist richtig der Impuls kommt durch das elektrische Feld. Das Elektrische Feld E über die Strecke d entspricht der Spannung:
U=E*d
Die elektrische Feldstärke E ist die Kraft pro Ladung. Wir haben also so etwas wie Energie pro Ladung also Arbeit pro Ladung:
U=W/Q
Sobald du den Schalter fließt liegt sofort eine Spannung an der Lampe an, der Impuls wird mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Im gesamten elektrischen Leiter breitet sich also das elektrische Feld aus.
Der größte Teil der Energie wird über das E und B Feld außerhalb des Leiters übertragen. Es ist ein weit verbreiteter Trugschluss, dass die Energie von den fliessenden Elektronen im Leiter übertragen wird. Die Elektronen fließen zwar aber extrem langsam. Energie wird da nicht / kaum transportiert.
Der Energietransport findet in den Feldern außerhalb der Leiter statt. Stichwort "Pointingvektor"
Ladungsträger (Strom) bewegen sich durch die Wirkung des elektrischen Feldes
Meine Schalter unterbrechen oder öffnen ganz altmodisch den Stromkreis, in dem sich eine Lampe befindet.
Due Frage war, wie die Lampe denn anfängt zu leuchten, wenn man den Schalter drückt.
Sobald eine Spannung anliegt werden die Ladungen des Leiters über das Feld beschleunigt. Dabei wird Arbeit W verrichtet. Die verrichtete Arbeit kann man sich über die Leistung errechnen:
P=U*I
U ist die Spannung die an der Lampe anliegt, I ist die elektrische Stromstärke diese Energie wird in Wärme und licht umgewandelt
Stimmt, das würde dann ja eigentlich auch erklären, warum Energie trotz Wechselspannung übertragen werden kann.