Ladung-Spannung-Stromstärke - s

Physik
Jg. 9 (E)
Ladung Q
Elektrizität
Spannung U
Stromstärke I
1. Arbeit
Trennt man positive und negative Ladungen (durch Kontakt, Reibung, Influenz, chemische
Vorgänge*), Wärme**), Licht [Fotoelement], Kristallfverformung***), Induktion, usw., so muss
man gegen die Anziehungskräfte, die ungleichnamige Ladungen aufeinander ausüben, Arbeit
verrichten. Diese Arbeit nennt man Trenn(ungs)arbeit W.
*)
durch Auflösen in in Elektrolyten: Batterie
**)
Verbindung zweier verschiedener Metalle. Solange die Verbindungsstelle warm ist, tritt an den an den freien
Enden eine Gleichspannung auf:Thermoelement
***)
bei Kristallen aus Quarz lässt sich durch Zug-oder Druckbeanspruchung erreichen, dass an den quer zur
Beanspruchungsrichtung liegenden Oberflächen unterschiedliche Ladungen auftreten: piezo-elektrischer Effekt
2. Spannung und Strom
Durch diese Trenn(ungs)arbeit entsteht ein
Minuspol (Überschuss an Elektronen) und ein
Pluspol (Mangel an Elektronen). Zwischen beiden
Polen besteht ein "Ladungsunterschied".
Aufgrund der elektrischen Kraftwirkungen sind die
elektrischen Ladungen bemüht, diesen Ladungsunterschied auszugleichen. Solange ein Ladungsunterschied vorhanden ist, besteht zwischen Plusund Minuspol eine Spannung U.
s
-
Spannung entsteht, wenn ungleichartige Ladungen
getrennt werden. Die Spannung ist eine Eigenschaft der
Energiequelle.
In einer Spannungsquelle werden folglich schon
vorhandene ungleichnamige Ladungen getrennt. Dabei
wird in der Quelle Trennarbeit W verrichtet.
+
Zwei isolierte Metallplatten (Abstand ca. 1 mm) werden mit
Hilfe des Hochspannungsgerätes verschieden aufgeladen.
Ein angeschlossenes Elektroskop zeigt die Aufladung an.
Zieht man die Platten auseinander, so nimmt der Ausschlag
zu. (Eine angeschlossene Glimmlampe würde nun heller
leuchten als zuvor.)
Quellen können verschieden stark sein:
Je mehr (Trenn-)Arbeit bei der Ladungstrennung verrichtet wurde, desto größer ist die
elektrische Spannung U und desto mehr Energie wird als elektrische Energie gespeichert
(Umwandlung von z.B. mechanischer Energie in elektrische Energie).
Die Einheit der Spannung ist 1 Volt:
[U] = 1 Volt = 1 V
Die elektrische Spannung ermöglicht es, elektrische Ladungen vom Minuspol
(Elektronenüberschuss) zum Pluspol (Elektronenmangel)
zu transportieren. Hierfür ist ein geschlossener Stromkreis erforderlich:
In metallischen Leitern bewegen sich die Elektronen vom Minuspol zum Pluspol der Quelle.
Diesen Elektronentransport bezeichnet man als elektrischen Strom. Der Strom I kann
verschieden stark sein. Die Stärke des Stromes (Stromstärke) wird in Ampere gemessen.
Quelle: Pluspol, Minuspol Î Spannung U
[U] = 1 Volt = 1 V
Strom bedeutet: Bewegung von elektrischen Ladungen
Î Stromstärke I [ I ] = 1 Ampere = 1A
Ursache für den elektrischen Strom: Spannung U
Wirkung der Spannung im geschlossenen Stromkreis: Elektronenfluss (Stromfluss).