Warum fällt an einem Widerstand Spannung ab?

User schrieb:
> Warum sind die Wasserspiegel auf beiden Seiten eines Staudammes
> unterschiedlich?

obwohl ein Wasserstrom durch die Turbine fließt....

Strom, also das Schieben der Elektronen durch den Leiter, geht nicht 
ohne antreibende Kraft. Diese Kraft wird von der angelegten Spannung 
erzeugt.
Also kein Strom ohne Spannung.

Deine Frage zielt dann auf eine sprachliche Schwäche: Widerstand als 
Bauelement und Widerstand als Eigenschaft eines Leiters haben zwar 
gleichen Namen sind aber verschiedenes.

Das Bauelement Widerstand begrenzt u.A. den Strom bei gegebener 
Spannung, man kann also mit ihm Strom auf einen gewünschten Wert 
einstellen so wie man in einem Rohr mit einem Ventil den Durchfluss 
einstellen kann.

Das Formelzeichen Widerstand ist Teil des ohmschen Gesetzes, also einie 
Eigenschaft des Widerstands, die die Proportionalität zwischen Strom und 
antreibender Spannung beschreibt, wobei es eigentlich nicht stimmt, 
einem der beiden Dinge Ursache und Wirkung zuzuteilen.  sowohl der Strom 
kann Ursache für Spannung sein als auch die Spannung Ursache für Strom.

meinereiner schrieb:
> User schrieb:
>> Warum sind die Wasserspiegel auf beiden Seiten eines Staudammes
>> unterschiedlich?
>
> Sehr gute Erklärung finde ich.

Finde ich gar nicht.

Was haben die Wasserpegel beiderseitig eines Staudammes mit der Menge an 
Wasser zu tun, die trotzdem durchfließt?

@Beginner:

Wie du ganz richtig erkennst, ist das das Ohmsche Gesetz. Als die 
Physiker das Phänomen des elektrischen Stroms und der elektrischen 
Spannung erstmals detailliert untersuchten, hatten sie nur sehr krude 
Meßmöglichkeiten für Strom. Und Spannungen konnten sie nicht wie heute 
durch Drehen an einem Einstellknopf verändern, sondern schalteten dazu 
i.d.R. einfach eine variable Anzahl von galvanischen Zellen in Reihe.

Bei der Auswertung der Versuche stellte sich dann heraus, daß der durch 
eine bestimmte Versuchsanordnung fließende Strom proportional zur 
angelegten Spannung war. Und daß der Proportionalitätsfaktor spezifisch 
für die Versuchsanordnung war. Dieses Gesetz "Strom und Spannung sind 
proportional" wurde dann später Das Ohmsche Gesetz genannt.

Physikalisch ist weitgehend anerkannt, daß die Spannung die Ursache und 
der Strom die Wirkung ist. Aber Techniker nehmen es im Alltag mit der 
sprachlichen Präzision oft nicht so ernst und sagen dann Dinge wie "der 
fließende Strom erzeugt am Widerstand einen Spannungsabfall". Was zwar 
am Ende die gleiche Tatsache beschreibt, aber eben den Strom als Ursache 
der Spannung andeutet. Physikalisch ist das falsch, funktionslogisch 
aber oftmals richtig.

Z.B. liefern bestimmte Sensoren in der Indistrie-Automatisierung als 
Signal einen Strom zwischen 4mA und 20mA. Wenn man dieses Signal mit 
einem Spannungsmesser auswerten will, dann läßt man den Strom einfach 
durch einen Widerstand fließen und mißt dann die am Widerstand 
abfallende Spannung. Von der Funktion her ist das so, daß der Sensor den 
Strom vorgibt und die Spannung am Widerstand einfach keine andere Wahl 
hat als sich dem Ohmschen Gesetz zu fügen. Physikalisch ist es immer 
noch so, daß irgendwo eine Spannung vorhanden sein muß, die diesen 
Stromfluß überhaupt erst ermöglicht.

Und wenn dann die Wasserpumpe im Teich,
getrieben von der Spannung -
und auch dem Strom,
benannt nach Simon Ohm

den Widerstand überwindet und
Wasser sich dort findet,
wo es vorher noch nicht war,

dann war´s die Leistung,
alles klar?



Schönen Gruß
Mani

Axel Schwenke schrieb:
> Was haben die Wasserpegel beiderseitig eines Staudammes mit der Menge an
> Wasser zu tun, die trotzdem durchfließt?

Wenn man die Differenz der beiden Pegel bildet, haben sie sehr wohl 
etwas mit der Wassermenge zu tun, die trotzdem durchkommt. 
Druck/Öffnung(Widerstand) ergibt genauso die Durchflussmenge(Strom) wie 
Spannung(Druck)/Widerstand den Strom((Elektronen)Durchflussmenge) 
ergibt.

j. t. schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Was haben die Wasserpegel beiderseitig eines Staudammes mit der Menge an
>> Wasser zu tun, die trotzdem durchfließt?
>
> Wenn man die Differenz der beiden Pegel bildet, haben sie sehr wohl
> etwas mit der Wassermenge zu tun, die trotzdem durchkommt.

Ähm. Nein.

> Druck/Öffnung(Widerstand) ergibt genauso die Durchflussmenge(Strom) wie
> Spannung(Druck)/Widerstand den Strom((Elektronen)Durchflussmenge)
> ergibt.

Du hast noch nie einen Staudamm respektive ein Wasserkraftwerk (zu 
dessen Betrieb die meisten Staudämme dienen) gesehen, stimmts?

Im Normalbetrieb fließt durch einen Staudamm die Menge Wasser, die 
benötigt wird damit das Wasserkraftwerk die im Netz nachgefragte Energie 
"erzeugen" kann. Außerdem fließt durch den Überlauf alles Wasser, das 
zusätzlich in den Stausee reinläuft, aber nicht zur Energiegewinnung 
gebraucht wird. Das heißt solange der Stausee voll ist, läuft genau die 
Menge an Wasser durch, die oben in den See reinläuft.

Darauf kann man schon nach wenigen Sekunden eigenen Nachdenkens kommen. 
Denn würde langfristig mehr Wasser unten rauslaufen als oben reinläuft, 
dann wäre der Stausee irgendwann leer. Würde langfristig weniger 
abfließen, dann würde der Stausee früher oder später überlaufen. 
Zumindest im Mittel muß also genausoviel abfließen, wie zufließt.

Noch interessanter wird die Situation, wenn der Stausee nicht voll 
ist, aber trotzdem Energie gebraucht wird. Nehmen wir der Einfachheit 
halber mal an, es würde eine konstante elektrische Leistung gebraucht. 
Wenn jetzt der Wasserpegel im Stausee fällt, dann fällt auch der 
Wasserdruck an den Turbineneinläufen (die Turbinen stehen auf fester 
Höhe, die Höhe der Wassersäule darüber verringert sich hingegen). Um 
eine konstante Leistung zu erzeugen, muß das Kraftwerk bei sinkendem 
Wasserpegel also mehr Wasser durch die Turbinen laufen lassen. Wenn 
man eine "Durchfluß vs. Wasserstand" Kennlinie aufnehmen würde, dann 
hätte die in diesem Betriebsfall also eine negative(!) Steigung.

TL;DR: ein Staudamm hat kein ohmsches Verhalten.

Vielleicht einmal mit einem Samen einer Pflanze betrachtet:

Wer kennt nicht ein kleines Pflänzchen, das den Asphalt gesprengt
hat, obwohl es leicht abzureißen ist?



Durch Spannung (Wärme) keimte dieser,
bis er sah das Licht.

Doch bis dahin war er im Strome,
und überwand den Widerstand noch nicht.

Beblättert nun mit einer Leistung,
die Kraft ihm gibt und lenkt.

Betrieben mit dem Wasser, das fruchtbar
und auch Berge sprengt

So war es doch die Spannung und der Strom,
der Ihm die Kraft gab, nach Herrn OHM !


  U
-----
R x I


Gruß
Mani

Axel Schwenke schrieb:
> TL;DR: ein Staudamm hat kein ohmsches Verhalten.

Es geht auch mit wenigen Worten.

Selbstverständlich ist der Staudamm ein perfektes Beispiel. Der 
Schweredruck entspricht exakt der Potentialdifferenz eines elektrischen 
Systems. Der Volumenstrom des Wassers exakt dem elektrischen Strom. Der 
Widerstand (egal ob linear oder nichtlinear) bleibt ein dissipatives 
Bauelement der aus dem (Differential)Quotienten von Potentialdifferenz 
und Strom gebildet wird.
http://www.amesys.de/?Teilsysteme___Mechanik_Hydraulik

Vielleicht wäre der Kultfilm "Thron" ein gutes
Beispiel.

Falls ich mich nicht täusche, war im Film der elektrische Strom
durch einen Bach dargestellt, der die Energie trägt...


Mani

Amateur schrieb:
> Ganz klar, da ist der olle Simon dran schuld.

war doch immer so,

Ihr da Ohm macht Watt ihr Volt.

Axel Schwenke schrieb:
> TL;DR: ein Staudamm hat kein ohmsches Verhalten.

Doch hat er sehr wohl.

Nochmal, der Durchfluß hängt vom Druck und der Größe der Öffnung ab. 
Beim Staudamm hast du dann 2 parallel geschaltete regelbare Widerstände 
(Überlauf und Turbine). Wenn du nun mal ausser acht lassen würdest, dass 
du dein Reservoir immer gern maximal befüllt haben möchtest, und es 
unterschiedliche Energieanforderungen an die Turbine gibt, (was hieße 
die Öffnung von Turbine und Überlauf haben immer die selbe Größe), dann 
hinge der Durchfluß nurnoch vom Wasserstand/druck ab. Und das Ganze dann 
sehr linear/ohmsch.

Axel Schwenke schrieb:
> Wenn
> man eine "Durchfluß vs. Wasserstand" Kennlinie aufnehmen würde, dann
> hätte die in diesem Betriebsfall also eine negative(!) Steigung.

Ist doch das gleiche wie bei einer Batterie. Wenn die Spannung sinkt, 
weil die Batterie leerer wird, fließt auch ein kleinerer Strom. Oder du 
müsstest einen kleineren Vorwiderstand nutzen um einen größeren Strom 
fließen zu lassen und wieder auf die selbe Leistung zu kommen.

Joachim B. schrieb:
> Ihr da Ohm macht Watt ihr Volt.

Und es werde Licht!
Und es ward Licht...


Mani

wir trinken noch ein St.AMPER.le,

die Spannung steigt,
der Blutdruck auch,
es steigt der Druck nun in dem Schlauch.

Doch bevor es ihn zerfetzt,
ist zu guter letzt,
der Techniker schuld daran,
dass er den Druck nicht halten kann.

Drum geht er draußen zu dem Zaun,
wollte auch nicht drüber schaun,
sondern sich nur lösen von dem Druck:

Doch dann kam der Zuck,
gut zwei Meter zuruck!


Ohne Leistung kein Sprung!


Mani

Fabian schrieb:
> Physikalisch ist weitgehend anerkannt, daß die Spannung die Ursache und
>> der Strom die Wirkung ist. Aber Techniker nehmen es im Alltag mit der
>> sprachlichen Präzision oft nicht so ernst und sagen dann Dinge wie "der
>> fließende Strom erzeugt am Widerstand einen Spannungsabfall". Was zwar
>> am Ende die gleiche Tatsache beschreibt, aber eben den Strom als Ursache
>> der Spannung andeutet. Physikalisch ist das falsch, funktionslogisch
>> aber oftmals richtig.
>
> Beste Erklärung bis jetzt.

Bin Elektroniker, kann mir aber gut vorstellen, dass ein Installateur
sagt:

Wenn ma den Druck net hättn, daun dat´s do hintn net spritzn, weil
ohne Durchfluss würd´s kan Strom geben!


Gruß
Mani

Axel Schwenke schrieb:
> Physikalisch ist weitgehend anerkannt, daß die Spannung die Ursache und
> der Strom die Wirkung ist.

kleine Kritik:

Das ohmsche Gesetz beschreibt in einer Gleichung den Zusammenhang 
zwischen zwei Größen. Typisch für eine Gleichung ist aber gerade, dass 
keiner der beiden Gleichungen ein Vorzug, wie Ursache oder Wirkung 
gegeben wird.

Die Zuweisungsrichtung bei einer Gleichung ist nicht festgelegt, das 
macht man meistens je nach beschriebener Situation.

Physikalisch gesehen kann sowohl der Strom als auch die Spannung 
"Ursache" sein und die andre Größe die Folge.

Da ist ja gerade die Klemme bei Programmiersprachen: Da wird das 
Gleichheitszeichen meist im Sinne einer Zuweisung missbraucht, wo das 
ZIEL  ZUERST (links) und die Quelle danach (rechts) geschrieben wird.

Fabian Dichelmann schrieb im Beitrag #4059900:
> Fang Du jetzt noch mit den Bienchen und Blümchen an...

Würde auch damit funktionieren!

Ohne Potentialdifferenz kein Leben...




Sonne - Licht -Wärme - Wasser - Luft



Gruß
Mani