Woher weiß der Strom...... ?
Steffen Rössler
Industrieelektronikerausbildung und was ich mich frage ist folgendes.
Also nehmen wir mal an, das ich eine Reihenschaltung von 3 Widerständen
habe, die jeweils 1 Ohm haben. Die Betriebsspannung ist sagen wir mal das es
leicht zu rechnen ist 3 Volt.
So jetzt startet der Strom bei + (technische Stromrichtung) und fließt durch
die wieder stände. Der Strom hat einen Spannungsabfall zufolge der an jedem
Widerstand 1 Volt betragen dürfte.
So und jetzt meine Frage:" Woher weiß der Strom der der Startet wie groß
dieser sein muss weil er ja noch nicht weiß wie groß die Widerstände sind
und woher weiß der Strom wieviel Spannung am ersten Widerstand abfallen muss
wenn er die anderen zwei noch garnicht kennt????
Also ich hoffe es war nicht zu komplex.
Danke Steffen.
Mark Umlauf
Steffen Rössler <Steffen....@gmx.net> schrieb in im Newsbeitrag:
8si1qg$kklc7$1...@ID-31968.news.cis.dfn.de...
E-Technik ist schon etwas abstrakt.
Woher weiß das Wasser, daß es nicht fliessen darf, wenn der Hahn zu ist?
Woher weiß es, daß es nur Tropfen soll oder volle Pulle aufgedreht ist?
Das einfachste Beispiel ist:
Wasserdruck = Spannung
Strom = Menge des Wassers, welches durchfließt
Widerstand = Hahn zu oder auf
Bei einer Reihenschaltung hast Du 2 oder mehr Wasserhähne sozusagen
"Kaskadiert". Das hinkt etwas, aber als Denkmodell sollte es gehen.
Bei einer Parallelschaltung drehst Du halt zwei Wasserhähne auf.
Ich hoffe, daß hilft etwas.
Mark
Philipp Grafl
> So und jetzt meine Frage:" Woher weiß der Strom der der Startet wie groß
> dieser sein muss weil er ja noch nicht weiß wie groß die Widerstände sind
> und woher weiß der Strom wieviel Spannung am ersten Widerstand abfallen muss
> wenn er die anderen zwei noch garnicht kennt????
Deiner Beschreibung nach vergleichst du den Strom mit einer
Wasserleitung. Wenn du das Wasser aufdrehst fließt es mal
zum ersten Widerstand, dann zum naechsten usw. Beim Strom
(sehr vereinfacht gesagt) ist es ein geschlossener
Wasserkreislauf, die Verbindungsschlauch ist bereits mit
Wasser (Elektronen) gefuellt. Die Pumpe (Spannungsquelle)
muß sofort gegen den gesamten Widerstand arbeiten.
J.Cleven
wenn der Strom das wuesste, dann wuessten die einzelnen Elektronen in
unserer Leitung auch, dass sie nur zu meinem Nachbarn duerfen, wenn sie
nciht aus einem AKW kommen.
Nein im Ernst, der Strom "weiss" nichts. Vielmehr ist die Spannung die
treibende Kraft. Es fliesst immer so viel Strom wie nach Herrn Ohm geht,
weil fuer die Stromstaerke im Kreis der Gesamtwiderstand relevant ist.
Ich denke Du lernst das noch :)
Jens
Volker Gringmuth
> Woher weiß der Strom der der Startet wie groß dieser sein muss
> weil er ja noch nicht weiß wie groß die Widerstände sind und woher
> weiß der Strom wieviel Spannung am ersten Widerstand abfallen muss
> wenn er die anderen zwei noch garnicht kennt?
Gewöhn dich an die Tatsache, dass der Strom nicht nacheinander durch
die Widerstände fließt, sondern durch alle drei gleichzeitig.
Ein einzelnes Elektron durchläuft die Widerstände natürlich schon
nacheinander, aber der gesamte Strom nicht. Der "sieht" von Anfang an
den gesamten Widerstand des Kreises, den er durchlaufen muss.
Gruß von
Volker
PS: Stell deinen Reader mal gelegentlich so ein, dass er mit
Sonderzeichen (Umlaute...) so umgeht, wie es im Usenet eigentlich
üblich ist. Hinweise in der FAQ, siehe Sig.
--
Eine ausführliche FAQ zu Outlook Express findest du unter
http://oe-faq.de.vu/
Heinz Saathoff
> So und jetzt meine Frage:" Woher weiß der Strom der der Startet wie groß
> dieser sein muss weil er ja noch nicht weiß wie groß die Widerstände sind
> und woher weiß der Strom wieviel Spannung am ersten Widerstand abfallen muss
Er weiß es gar nicht. Er versucht einfach zu fließen, aber stößt auf
einen Widerstand, der seinen Fluß begrenzt. Dadurch stellt sich
automatisch ein durch die Spannung (Druck der Elekronen) und den
Widerstand ein Strom ein. Da dieser Strom in der Reihenschaltung sich
durch alle Widerstander quälen muß, baut sich an dem größten Widerstand
auch der größte Druck auf. Wenn davor ein kleinerer Widerstand
angebracht ist, stauen sich eben dort weniger Elektronen => geringerer
Spannungsabfall.
BTW, in einem anderern Zusammenhang ist die Frage allerdings noch
interessanter. Angenommen, Du hast folgenden Aufbau:
/
+---/ ------------------------------------------+
^ |
U | |
| | | R
| / |
+---/ -----------------------------------------+
Vor den beiden Schaltern liegt eine Spannung an. Hinter den Schaltern
liegt ein sehr langer 2-adriger Draht (z.B. 150000km lang). Der Draht
ist am Ende mit einem Widerstand versehen. Da sich aber nichts schneller
als das Licht bewegen kann (auch der Strom nicht), weiß er im Augenblick
des schaltens noch gar nicht, welch Widerstand ihn am Ende des Drahtes
erwartet, da ein kompletter Umlauf bei 150000km hin und 150000km zurück
ja eine Sekunde dauert.
Was passiert aber in der Zeit 0s bis 1s, wo der Widerstand noch nicht
bekannt ist? Welchen Strom würde man kurz hinter dem Schalter in dieser
Zeitspanne messen?
Was wäre, wenn wir ganz gemein wären und die Leitung am Ende einfach
offen gelassen hätten?
Hoffe, hiermit Deine Verwirrung nicht noch zu steigern.
Gruß,
Heinz
Jens Haug
> So und jetzt meine Frage:" Woher weiß der Strom der der Startet wie groß
> dieser sein muss weil er ja noch nicht weiß wie groß die Widerstände sind
> und woher weiß der Strom wieviel Spannung am ersten Widerstand abfallen muss
> wenn er die anderen zwei noch garnicht kennt????
>
> Also ich hoffe es war nicht zu komplex.
^^^^^^^^^^^^^^^^
Wenn wir zusammenlegen, schaffen wir das gerade noch. ;-)
Der Strom ist nicht ein Ding, das bei der Spannungsquelle startet.
Am einfachsten vergleicht man Stromfluss mit Wasserfluss in einer
Leitung. Das Wasser fliesst zwar von A nach B, aber es ist doch
immer ueberall in der Leitung. Am Beginn der Leitung merkt das
Wasser auch, ob am Ende der Hahn zu ist, einfach weil es vorne
nicht weiter geht.
Die Elektronen, die am ersten Widerstand vorbei kommen, "merken"
auch, dass da noch weitere Widerstaende kommen, weil die Elektronen
vor ihnen sich sozusagen stauen. Wenn das Elektron sowieso im Stau
steht, dann ist es nicht so wild, ob es durch den ersten Widerstand,
in dem es gerade drin ist, sonderlich gebremst wird. Folglich wird
dort auch weniger Spannung abfallen.
Ok, anderer Vergleich:
Du hast eine Wasserleitung mit zwei Engpaessen (Drosseln):
--------+ +----------+ +---------
+----------+ +----------+
20 bar 15 bar 10 bar
+----------+ +----------+
--------+ +----------+ +---------
Vorne hast Du 20 bar Druck, am Ende 10 bar Druck.
Es wird Wasser fliessen, und zwar je nachdem, wie eng
eben die Drosseln sind. Mit zwei Drosseln (so wie skizziert)
wird der Durchfluss natuerlich doppelt so stark behindert wie
mit nur einer Drossel.
Das Wasser ganz vorne "merkt", dass da zwei Drosseln sind, weil
sich in der Mittelkammer das Wasser auch staut und wegen dieses
Staus sich ein Druck von 15 bar einstellen wird. Wir haben also
an jeder Drossel nur 5 bar Druckverlust. Druckverlust ist wie
Spannungsabfall.
Alles klar?
Jens
--
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Bernd Schnuerer
> Deiner Beschreibung nach vergleichst du den Strom mit einer
> Wasserleitung. Wenn du das Wasser aufdrehst fließt es mal
> zum ersten Widerstand, dann zum naechsten usw. Beim Strom
> (sehr vereinfacht gesagt) ist es ein geschlossener
> Wasserkreislauf, die Verbindungsschlauch ist bereits mit
> Wasser (Elektronen) gefuellt. Die Pumpe (Spannungsquelle)
> muß sofort gegen den gesamten Widerstand arbeiten.
Das hast Du echt super erklärt.
Nun sollten wir nur noch rauslassen, daß elektrischer Strom ein
Ausgleich von Elektronenmangel ist und Stromfluss daher ein "Befüllen"
von "Löchern" in die eigentlich Elektronen gehören :-)
Liebe Grüße, Bernd
(Das nennt man taktische Verwirrung der Gegners vermittels geistiger
Klimmzüge :-)
Stefan Lutherdt
> Das hast Du echt super erklärt.
>
> Nun sollten wir nur noch rauslassen, daß elektrischer Strom ein
> Ausgleich von Elektronenmangel ist und Stromfluss daher ein "Befüllen"
> von "Löchern" in die eigentlich Elektronen gehören :-)
>
ist es eher ein "eimerweises" Weiterchaufeln der Elektronen, und sonst ist
alles möglich, auch das Freischaufeln statt Befüllen.
Und da Du in deiner Sig ja die Verwirrung proklamierst, hättest Du ja auch
gleich noch angeben können, daß Stromfluß mit den Elektronen im engeren Sinn
nicht verkoppelt ist, wie sonst sollte Strom mit Lichtgeschwindigkeit
fließen? Die Elektronen bewegen sich wesentlich langsamer .....
Oh je, jetzt ist das Chaos vollkommen.
:-))
Gruß und nicht böse sein,
Stefan
Bernd Schnuerer
> Nun, daß kann so ja wohl nicht verallgemeinern..Bei "klassischen" Leitern
> ist es eher ein "eimerweises" Weiterchaufeln der Elektronen, und sonst ist
> alles möglich, auch das Freischaufeln statt Befüllen.
> Und da Du in deiner Sig ja die Verwirrung proklamierst, hättest Du ja auch
> gleich noch angeben können, daß Stromfluß mit den Elektronen im engeren Sinn
> nicht verkoppelt ist, wie sonst sollte Strom mit Lichtgeschwindigkeit
> fließen? Die Elektronen bewegen sich wesentlich langsamer .....
> Oh je, jetzt ist das Chaos vollkommen.
Mitnichten, mit Nichten! :-)
Elektronen _bewegen_ sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit!
Nur eben nicht kontinuierlich in eine Richtung, sondern eben von Loch zu
Loch. Man kann auch sagen von Elektronenmangel zu Elektronenmangel. Ist
wie eine Art Stafettenlauf. Die Läufer legen mit dem Stab ein relativ
kurzes Stück zurück, übergeben und bleiben dann stehen. Der nächste
Läufer bewegt den Stab weiter
und so fort. Dabei wird der Stab mit annähernd gleicher Geschwindigkeit
transportiert während das Transportmittel immer nur kurze Strecken,
diese jedoch mit gleicher Geschwindigkeit wie der zu transportierende
Gegenstand zurücklegt.
> Gruß und nicht böse sein,
Wenn Du´s verstanden hast bin ich Dir überhaupt nicht böse :-)
Liebe Grüße, Bernd
Uwe Hercksen
<bernd.s...@bfe.uni-karlsruhe.de> wrote:
>Elektronen _bewegen_ sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit!
Hallo,
Nein tun sie nicht.
Teilchen wie Elektronen, die eine Ruhemasse haben kann man nicht auf
Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.
Mit hohem Energieaufwand an Beschleunigungsspannung kann man zwar z.B.
90 % c erreichen, mit sehr hohem Aufwand 95 % c, aber erreichen kann
man c mit endlicher Energie nicht.
Wenn man in einer Fernsehröhre mit 20 kV schon nicht c erreichen kann,
was sollen da erst Potentialunterschiede von Volt oder weniger
innerhalb eines metallischen Leiters bewirken?
Die Geschwindigkeit ist übrigens berechenbar, aus Potentialdifferenz,
Ladung und Masse des Elektrons sowie natürlich unter Anwendung der
Einsteinschen Relativitätstheorie sobald die Geschwindigkeit nicht
mehr sehr viel kleiner als c ist.
Bye
--
Uwe Hercksen
Elektronikwerkstatt Universität Erlangen-Nürnberg
Cauerstr. 5 D91058 Erlangen
Andreas Schick
..snip..
> BTW, in einem anderern Zusammenhang ist die Frage allerdings noch
> interessanter. Angenommen, Du hast folgenden Aufbau:
>
> /
> +---/ ------------------------------------------+
> ^ |
> U | |
> | | | R
> | / |
> +---/ -----------------------------------------+
>
> Vor den beiden Schaltern liegt eine Spannung an. Hinter den Schaltern
> liegt ein sehr langer 2-adriger Draht (z.B. 150000km lang). Der Draht
> ist am Ende mit einem Widerstand versehen. Da sich aber nichts schneller
> als das Licht bewegen kann (auch der Strom nicht), weiß er im Augenblick
> des schaltens noch gar nicht, welch Widerstand ihn am Ende des Drahtes
> erwartet, da ein kompletter Umlauf bei 150000km hin und 150000km zurück
> ja eine Sekunde dauert.
> Was passiert aber in der Zeit 0s bis 1s, wo der Widerstand noch nicht
> bekannt ist? Welchen Strom würde man kurz hinter dem Schalter in dieser
> Zeitspanne messen?
Ausbreitungsgeschwindigkeit:
v=wurzel(1/(L*C))
-->
C und L werden immer größer:
V=wurzel(1/(gross*gross))
-->
v geht gegen null
L_leitung L_leitung
---- -----
+----------------|XXXX|-------*----|XXXXX|--------+
^ ---- | ----- | |
U = C_leitung | |
| | | | R
| / | |
+---/ ----------------------*------------------+
> Was wäre, wenn wir ganz gemein wären und die Leitung am Ende einfach
> offen gelassen hätten?
das macht dann wohl keinen unterschied oder?
gruß Andreas
Heinz Saathoff
> > Was passiert aber in der Zeit 0s bis 1s, wo der Widerstand noch nicht
> > bekannt ist? Welchen Strom w=FCrde man kurz hinter dem Schalter in dies=
> er
> > Zeitspanne messen?
Diese Frage hatte ich so in den raum gestellt, ohne sie selbst
beantworten zu können.
> Ausbreitungsgeschwindigkeit:
> v=3Dwurzel(1/(L*C))
> -->
> C und L werden immer gr=F6=DFer:
> V=3Dwurzel(1/(gross*gross))
> -->
> v geht gegen null
Ich vermute mal, daß man das differentiell betrachten muß. Dann wird das
ganze wohl darauf hinauslaufen, daß man einen Wellenwiderstand des
Kabels herausbekommt und dieser Wellenwiderstand den Strom in der ersten
Sekunde bestimmt.
> L_leitung L_leitung
> ---- -----
> +----------------|XXXX|-------*----|XXXXX|--------+
> ^ ---- | ----- | |
> U = C_leitung | |
> | | | | R
> | / | |
> +---/ ----------------------*-------------------+
Das ist im Prinzip schon eine Ersatzschaltung für das Kabel, allerdings
muß man das wohl wieder differentiell betrachten. Ich vermute mal, das
die HF-Leute aus de.sci.electronics das besser beantworten können. Dort
läuft auch gerade der Parallelthread.
> > Was w=E4re, wenn wir ganz gemein w=E4ren und die Leitung am Ende einfac=
> h
> > offen gelassen h=E4tten?
> das macht dann wohl keinen unterschied oder?
Soweit ich weiß erstmal nicht. Der Strom (oder besser die Welle?)
bereitet sich aus, um dann am Ende reflektiert zu werden. Die Energie
läuft zurück.
Gruß,
Heinz
Steffen Rössler
Vielen Dank
Steffen
"Jens Haug" <ha...@ikff.uni-stuttgart.de> schrieb im Newsbeitrag
news:8sjgd7$f34$1...@infosun2.rus.uni-stuttgart.de...
Gerhard Wegel
<Steffen....@gmx.net> wrote:
>Hallo zusammen, ich bin im Moment im ersten Lehrjahr meiner
>Industrieelektronikerausbildung
Gute Berufswahl!
>und was ich mich frage ist folgendes.
>
>Also nehmen wir mal an, das ich eine Reihenschaltung von 3 Widerständen
>habe, die jeweils 1 Ohm haben. Die Betriebsspannung ist sagen wir mal das es
>leicht zu rechnen ist 3 Volt.
>
>So jetzt startet der Strom bei + (technische Stromrichtung)
Ja ok, aber da steckt auch schon der Denkfehler drin! Du darfst bei
dieser Fragestelung nicht nur einen Punkt ansehen sondern musst den
Gesammtzusammenhang sehen.
Also der Strom *startet* nicht bei + oder -, der Strom startet
gleichzeitig im Ganzen Leiter und in jedem Widerstand. Die Elektronen
sausen auch nicht mit Lichtgeschwindigkeit durch den Leiter und
passieren dabei die Widerstände, wobei sie nacheinander gebremst
werden. Die Elektronengeschwindigkeit ist schnarchlangsam, ich glaube
nur einige cm je Sekunde. Einen Sromleiter zeichnet ja aus, dass er ne
Menge freier Elektronen hat -->Coulomb. Diese Liegen einfach so im
Leiter und in den Widerständen rum. Wenn Du die Spannung anlegst
setzt, Du die Elektronen in Bewegung, dabei rücken sie aber immer nur
um eine Stelle weiter, so wie die Leute in den Warteschlangen auf der
Expo. Sie können sich auch nicht gegenseititg überholen, zumindest die
Elektronen nicht.
Und jetzt zum Verständnis: wenn sich ein Elektron bewegt, dann MÜSSEN
sich auch alle anderen Elektronen im Geschlossenen Stromkreis
bewegen!!!!!!!!!!! Daraus folgt: wenn sich die Elektronen beim +Pol in
Bewegung setzen, setzten sich ALLE gleichzeitig (dieses gleichzeitig
erfolgt nahezu mit Lichtgeschwindigkeit) in Bewegung. Es geht ein Ruck
durch den Leiter. Der Strom sieht also nicht erst den ersten, dann den
zweiten Widerstand, sonder ALLE Widerstände GLEICHZEITIG, weil er
gleichzeitig durch alle fliest!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Der Strom ist
die Gesammtheit aller in Bewegug befindlicher Elektronen, und nicht
nur einige Elektronen, die gerade bei + losfliessen. Der Strom muss
also gar nich wissen wie gross und wie Zahlreich die Widerstände sind.
Der tatsächliche Stromfluss ergibt sich einfach aufgrund der
Eigenschaften (Wiederstände) des geschlossenen Stromkreises!!! Kann
man vielleicht als Selbstregelungseffekt verstehen.
Dein Verständnisproblem kommt einfach daher, weil Du den Vorgang im
Stromleiter in Abhängigkeit von der Zeit gesehen hast. Das war der
falsche Ansatz. Die E-Technik ist sehr komplex und man muss viele
Dinge einfach als *Gott*gegeben annehmen. Eine Art Blackbox. Aber
solche oder ähnliche Fragen hat wohl jeder am Anfang mal (und später
sicher auch noch). Schlimmer wirds (finde ich) wenn man sich mit
Halbleiterlogik befasst. Da gibt es keinen Anfang. Mann muss einfach
einen Anfangszustand definieren. Aber das rafft man auch mit der Zeit.
>Also ich hoffe es war nicht zu komplex.
Nein, gut dass Du fragst. Es gibt bestimmt viele, die froh darüber
sind!
Beste Grüsse
Gerhard