Elektrische Spannung in der Fachwissenschaft

Fachdidaktik Physik SoSe2007
Elektrisches Potential und
elektrische Spannung
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Ausgangspunkt: Elektrostatik
Elektrisches Feld
Praktischer Umgang mit elektrischen
Feldern:
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Elektrisches Potential
Elektrische Spannung
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Bewegung einer
Punktladung q durch
elektrisches Feld E(r)
Die äußere Kraft des
E-Feldes leistet die Arbeit
Wa an q von Ort 1 zu 2
 Wa = Differenz der pot.
Energien, da E(r)
konservativ
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Gleichung für Wa wird durch q dividiert, daraus
erhält man Definitionsgleichung für das
elektrische Potential als Wegintegral der
elektrischen Feldstärke
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Vgl. zur Mechanik
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Bei vorgegebener pot. Energie kann man
durch Gradientbildung Kraft gewinnen
Funktioniert auch bei vorgegebenem el. Pot.
φ(r)
E(r) = -gradφ(r)
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Wie die potentielle Energie selbst, so ist
auch das elektrische Potential nur eine
Funktion des Ortes und nur als Differenz
φ2- φ1 messbar.
Diese Differenz bezeichnet man als
elektrische Spannung U21
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Einheiten
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[φ] = [Wel]/[Q] = Joule (J)/Ampèresekunde (As) = Volt (V)
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[E] = [φ]/[s] = Volt (V)/Meter (m)
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta
* 18. Februar 1745 in Como, Italien
† 5. März 1827 in Camnago bei
Como
Erfinder der Batterie
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Beispiel: Punktladungspotential
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Der Proportionalitätsfaktor des Potentials ist sehr groß:
1/4πε0 ≈ 9*109Vm/C
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 es genügen schon geringe Ladungsmengen um sehr hohe
Spannungen zu erreichen
Bsp: Ionisierung von 1-molarer Kochsalzlösung:
φ ≈ 9*1014 Volt in 1m Entfernung
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Aquipotentialflächen (Punktladungen)
Versuch: Zitronenbatterie
Versuch: Zitronenbatterie
Versuch: Zitronenbatterie
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…Marcus