Guten Abend! Ich lese gerade folgenden Text:
http://dieelektronikerseite.de/Lections/Minus,%20Masse,%20Erde%20-%20Spannende%20Grundlagen.htm
Dort wird vorausgesetzt, dass Spannungsquellen sich "verstehen" müssen.
Warum kann ich nicht einfach zwei unterschiedliche Batterien in einer
Schaltung vermischen [z.B. über einen Transistor)?
Was meint der Auto genauer mit dem Begriff "verstehen" von Spannungen?
Das ist wie bei Frauen und Männern. Wenn der Mann die Frau nicht
versteht, kommt es zu Spannungen und der Bezug geht verloren.
Scherz bei Seite:
Es geht dort darum, dass stehts ein Bezugspotenzial benötigt wird, damit
verschiedene Schaltungen "zusammenarbeiten" können. Darum muss zum
Beispiel zu RX und TX der RS232 Schnittstelle eines Rechners stets noch
GND mitgeführt werden, wenn ein weiterer Rechner angeschlossen werden
soll.
(nur so als Beispiel)
Warum ist das denn so? An einem Minuspol herrscht ein Überfluss an
Elektronen und an einem Pluspol herrscht ein Mangel an Elektronen. Warum
kann ich nicht einfach den Minuspol einer Batterie A mit dem Pluspol
einer Batterie B verbinden? Wo liegt das Problem? Theoretisch herrscht
zwischen den beiden Potentialen doch eine ähnliche hohe elektrische
Spannung. Von daher sollte es doch möglich sein, beim RS232 keine Masse
(GND) mitführen zu müssen?
Wie ist man überhaupt auf den Namen "Masse" gekommen?
Bezugspunkt schrieb:> Von daher sollte es doch möglich sein, beim RS232 keine Masse> (GND) mitführen zu müssen?
Und wie soll der Stromkreis dann geschlossen werden, wenn die
Masseleitung fehlt?
Also grundsätzlich gilt in der Elektrotechnik immer, dass ein
Strom_kreis_ bestehen muss. Die dahinterstehende Modellannahmen sind die
Kirchhoffschen Regeln.
Mir ist aus dem Studium bekannt, dass wir die mal aus den
Maxwell-Gleichungen hergeleitet habe. Habe ich aber gerade nicht mehr
präsent. Werde noch ein wenig darüber sinnieren und dann vielleicht eine
eingehendere Antwort geben ;-)
Jedenfalls kann man deine Frage nicht ganz trivial beantworten, da du
nämlich in gewissen Situationen sogar recht hast.
Bezugspunkt schrieb:> Warum kann ich nicht einfach zwei unterschiedliche Batterien in einer> Schaltung vermischen [z.B. über einen Transistor)?
Man könnte jetzt mit dem alten Vergleich von Spannungen zu Bächen, wie
sie in der freien Natur fließen, kommen. Die Spannung entspricht dann
der Höhe und der Strom entspricht der pro Zeit fließenden Wassermenge.
Wenn jetzt zwei Bäche mit unterschiedlicher Höhe (unterschiedlicher
Spannung) aufeinander treffen, entsteht je nach Geländeform (Widerstand)
ein Wasserfall (Kurzschluß), eine Stromschnelle oder ein kleines
Rinnsal.
Das funktioniert aber nur, wenn man sich zur Angabe der Höhe (Spannung)
auf einen gemeinsamen Nullpunkt für die Höhe (z.B. Normalnull) bzw.
Spannung (Masse, Gnd) geeinigt hat. Die Batterie wäre eine Pumpe, die
das Wasser über eine Höhendifferenz anhebt.
> Warum ist das denn so? An einem Minuspol herrscht ein Überfluss an> Elektronen und an einem Pluspol herrscht ein Mangel an Elektronen.
die Begriffe "Mangel" und "Überschuss" sind relativer Natur. Es gibt
keinen absoluten Mangel und auch keinen absoluten Überschuss. Es gibt
nur einen "Überschuss/Mangel im Bezug auf xy". Und dieser Bezug ist
nunmal das Bezugspotenzial.
> Warum> kann ich nicht einfach den Minuspol einer Batterie A mit dem Pluspol> einer Batterie B verbinden?
Das kannst du machen. Dann fließt auch in der Tat ein Strom (abhängig
von den bestehenden Kapazitäten). Allerdings nur so lange bis sich der
Unterschied ausgeglichen hat. Danach fließt nichts mehr. Der Minuspol
der Batterie A hat dann das gleiche Potenzial angenommen wie der Pluspol
der Batterie B.
Es kann deshalb nicht dauerhaft was fließen, weil der Stromkreis nicht
geschlossen ist.
Ah, ich glaube ich habs begriffen. Da Spannung immer eine Differenz
zwischen zwei Potenzialen ist, muss man immer ein Vergleichspotenzial
haben, damit man überhaupt bestimmen kann welche elektrische Spannung an
dem Schaltkreis anliegt. Hätte man kein Pontenzial zum Vergleichen der
Ladung, könnte man auch nicht feststellen, welche elektrische Spannung
anliegt bzw. es würde absolut keine Spannung anliegen.
Soweit ist es mir klar. Wenn das hier eine Fehlvorstellung ist, bitte
melden ;)
Und der Schutzleiter [Erde] ist mit meinem Sicherungskasten verbunden
und trennt den Stromkreis, wenn ein negatives oder positives Potenzial
an ihm anliegt? Ab welcher Spannung löst er denn aus?
Bezugspunkt schrieb:> Und der Schutzleiter [Erde] ist mit meinem Sicherungskasten verbunden> und trennt den Stromkreis, wenn ein negatives oder positives Potenzial> an ihm anliegt? Ab welcher Spannung löst er denn aus?
Oh nein, der Schutzleiter darf niemals etwas trennen! Vielleicht
verwechselst Du die Begriffe Schutzleiter und Leitungsschutzschalter.
Eine hervorragende Beschreibung der Niederspannungsnetze findet man im
folgenden Wikipedia-Artikel, und zwar für die in Deutschland überwiegend
verwendeten TN-Systeme:
http://de.wikipedia.org/wiki/TN-System
Auch dabei muss man ggf. aufpassen, Bezeichnungen nicht zu verwechseln:
bei einem IT-Netz handelt es sich nicht um eine Netzform zur
Versorgung von Computersystemen o.ä., sondern sie wird dann eingesetzt,
wenn der Erdschluss eines Außenleiters nicht zum Kurzschluss führen
darf.
Frauenversteher schrieb:> die Begriffe "Mangel" und "Überschuss" sind relativer Natur.
Na, zum Glück nicht.
Wie bei Männlein und Weiblein ist das bei Ladungen recht genau
definiert. Wenn jedes "-" ein "+" hat, besteht weder Überschuss noch
Mangel.
Anschauliches Beispiel ist die Elektrostatik, wo dir die Haare zu Berge
stehen, wenn ein Ladungsüberschuß (egal ob "+" oder "-") auf deinen
Haaren vorhanden ist.
> Na, zum Glück nicht.> Wie bei Männlein und Weiblein ist das bei Ladungen recht genau> definiert. Wenn jedes "-" ein "+" hat, besteht weder Überschuss noch> Mangel.
Da hast du auch wieder Recht.
Ich habs falsch erklärt - mein Fehler. Bei Frauen bin ich aber
unschlagbar - ich schwörs :D
Man kann Ladungen austauschen, ohne daß eine zweite (Masse-)Verbindung
einen Stromkreis bildet. Ein geladene Gewitterwolke, oder eine geladene
Induktorkugel, können beim annähern an ein anderes Potenzial einen
Funkenüberschlag (Stromfluss) in einer Richtung bewirken, auch ohne
"Rückleitung" für einen Strom_KREIS.
Ein Elektroskop demonstriert, daß sogar eine quantitative Aussage
möglich ist, ohne ein Masse-Bezugspotenzial zu haben. Alle leitenden
Teile des E. liegen auf demselben Potenzial und dennoch kann die
Spannung bzw. Ladung quantitativ angezeigt werden.
Es ist wirklich _nicht_ trivial und die Annahme, dass es für einen
Stromfluss genügen müsste, wenn man Plus- und Minuspol verbindet, ist
gar nicht so abwegig...
Nein, das ist wirklich nicht trivial
und hat mit kleinen Spannungen schon in meiner Kindheit Probleme
bereitet.
Meine Baumhütte wurde "Elektrifiziert" und mit Lampen und Klingeln
versehen.
Die Energie kam vom + Pol des Eisenbahntransformators welcher sich in
unserer Wohnung befand und ordentlich Power hatte und führte über einen
Draht zur Baumhütte. Da 200m Draht das ganze Taschengeld aufgebraucht
hatten musste der -Pol einer 4,5V Batterie aus Vaters Taschenlampe in
der Baumhütte für das Minuspotential sorgen.
Hat irgend wie nicht funktioniert aber die Begeisterung für die Technik
war geweckt.
Viel Erfolg beim weiteren Forschen, es macht Spaß.
Gruß
Transi