Forum: Offtopic Batteriebelastung durch Erdung


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von Tagträumer (Gast)


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Hallo Forumsmitglieder.

Ich bin zu folgender Frage gekommen:

Stellt euch vor, ich verbinde den negativen Pol einer 9V-Blockbatterie 
leitfähig mit dem Erdreich/Erdboden. Der Pluspol verbleibt dabei 
unangeschlossen. Auch sonst weist die Batterie keinen Anschluss an 
irgendetwas auf.

Meine Frage jetzt: Entleert sich die Batterie (insgesamt) durch diesen 
Anschluss?


Meine Antwort wäre:
Ja, das tut sie, da der negative Pol der Batterie einen Überschuss an 
negativen Ladungsträgern aufweist und die Batterie versucht, diesen 
Zustand aufrecht zu erhalten. Das Erdreich stellt einen insgesamt 
elektrisch neutralen Körper da, der einen (unbegrenzten) Überschuss an 
Ladungen abgeben kann. Der negative Pol wird also bei Anschluss an das 
Erdreich ständig positive Ladungsträger "ansaugen" und die Batterie muss 
dadurch negative Ladungen nachliefern, um den Minuspol weiterhin auf 
geringerem Potential gegenüber dem Pluspol zu halten.
Dieser Fall entspräche meiner Meinung nach einer Belastung der Batterie 
und müsste zu ihrer Entleerung führen.

Grüße

: Verschoben durch Moderator
von F. (Gast)


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Tolle Theorie. Und wenn ich den Pluspol einer 9V Batterie mit dem 
Minuspol einer anderen Batterie verbinde, sind auch beide Batterien in 
kurzer Zeit leer?! ..... Ne! So läuft das nicht.

von Der Andere (Gast)


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Die Batterie entlädt sich nur wenn ein Stromfluss von einem zum anderen 
Pol gegeben ist.
Deine seltsame Theorie von Überschuss an Ladungsträgern und Erdreich 
vergisst du am Besten ganz schnell.

von Arc N. (arc)


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von Michael B. (laberkopp)


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Tagträumer schrieb:
> Meine Frage jetzt: Entleert sich die Batterie (insgesamt) durch diesen
> Anschluss?

Nein, kein geschlossener Stromkreis.

von Theor (Gast)


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Man müsste, meiner Meinung nach, wie folgt darauf antworten:

Die (unausgesprochenen) Grundannahmen sind falsch.

1. Der chemische Prozess, der am Minuspol Elektronen liefert kann 
nicht wie stillschweigend vorausgesetzt, ablaufen, ohne das 
gleichzeitig genau so viele Elektronen am Pluspol zugeführt werden.

2. Im üblichen Erdreich befinden sich nicht isolierte positive 
Ladungsträger. Dazu müsste man die Situation künstlich erzeugen und 
aufrecht erhalten. Zwar sind in den teilweise wässrigen Lösungen im 
Erdreich Gleichgewichte von Ionen mit verschieden-namiger Ladung 
vorhanden, aber eben Gleichgewichte deren Ladung sich ingesamt 
ausgleicht. Ein Stromfluss findet nicht statt.

3. Im stationären Zustand besteht im Minuspol der Batterie keine 
"Häufung" von Ladungen, wie man sie vergleichbar im elektrostatischen 
Fall findet.


Dazu kommt ein grundsätzliches Missverständnis: Ströme können nur dann 
fliessen, falls ein Potentialunterschied besteht. Da der zweite Pol an 
keiner Stelle das Erdreich berührt, besteht auch kein 
Potentialunterschied.

von Art E. (r2r)


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Und wenn man den positiven Pol mit der Erde verbindet, wird die Batterie 
dann geladen? Nach deiner Theorie?

: Bearbeitet durch User
von Tagträumer (Gast)


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F. schrieb:
> Tolle Theorie. Und wenn ich den Pluspol einer 9V Batterie mit dem
> Minuspol einer anderen Batterie verbinde, sind auch beide Batterien in
> kurzer Zeit leer?! ..... Ne! So läuft das nicht.

Hallo F.

Genau. Meine obige Frage führt mich anschließend zu dieser.
Ich komme von der Elektrostik zu meiner Frage. Dort werden 
beispielsweise Körper aufgeladen und anschließend mit elektrisch 
neutralen Körpern in Berührung gebracht. Ein Ladungfluss (Stromfluss) 
entsteht, der den Ladungsüberschuss beider Körper ausgleicht. In diesem 
Zusammenhang sehe ich die Pole der Batterie als elektrisch geladen an. 
Ein Anschluss an den elektrisch insgesamt neutralen Erdboden müsste 
einen ladungsfluss bewirken.

Grüße

von Tagträumer (Gast)


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Arc N. schrieb:
> https://physics.stackexchange.com/questions/299199...

Vielen Dank für den Link, Arc.

Hätte nicht gedacht, dass auch andere schon auf diese Frage/Idee 
gekommen sind. :-)

Grüße

von Tagträumer (Gast)


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Theor schrieb:
> 3. Im stationären Zustand besteht im Minuspol der Batterie keine
> "Häufung" von Ladungen, wie man sie vergleichbar im elektrostatischen
> Fall findet.

Hallo Theor.

Darin leigt vermutlich mein Gedankenfehler. Ich ging davon aus, dass 
sich der Pol einer Batterie nur durch Polarität und Ladungsmenge von 
einem elektrostatisch aufgeladenen Körper (Van-De-Graaff-Generator) 
unterscheidet.

Wieso kann man den negativen Pol einer Batterie nicht als (schwach, im 
Falle von 9V) elektrostatisch geladen ansehen?

Grüße

von Tagträumer (Gast)


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Art E. schrieb:
> Und wenn man den positiven Pol mit der Erde verbindet, wird die Batterie
> dann geladen? Nach deiner Theorie?

Hallo.
Nein, dass würde ich nicht sagen. Ich gehe von einem Ausgleich aus, der 
dazu führt, dass der Minuspol wieder elektrisch neutral wird durch die 
entgegengesetzten Ladungsträger im Erdreich. Dieser Ausgleich bedingt 
einen Stromfluss, so meine Meinung. Und dieser entleert dann die 
Batterie.


Grüße

von Der Andere (Gast)


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Tagträumer schrieb:
> Genau. Meine obige Frage führt mich anschließend zu dieser.

Gut dann praktiziere einfach mal physikalische Forschung:

Du entwickelst eine Theorie. Ein Experimantalphysiker (auch Du) denkt 
sich jetzt einen Versuch aus mit dem man diese Theorie entweder 
bestätigt oder widerlegt. (Batterie, ein Pol auf Erde)
Er führt diesen Versuch aus (Du)
Er berichtet (Also DU) in "Nature" oder "Physics Today" oder "Bild der 
Wissenschaft" oder sonstwo (Hier im Forum) seine spektakulären 
Ergebnisse.
Der theoretische Physiker (also DU) passt seine Theorie den ermittelten 
Ergebnissen an

Also mach mal. Der Nobelpreis ist in DEINER Reichweite

und höre auf hier zu trollen!

von Tagträumer (Gast)


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Der Andere schrieb:
> Tagträumer schrieb:
>> Genau. Meine obige Frage führt mich anschließend zu dieser.
>
> Gut dann praktiziere einfach mal physikalische Forschung:
>
> Du entwickelst eine Theorie. Ein Experimantalphysiker (auch Du) denkt
> sich jetzt einen Versuch aus mit dem man diese Theorie entweder
> bestätigt oder widerlegt. (Batterie, ein Pol auf Erde)
> Er führt diesen Versuch aus (Du)
> Er berichtet (Also DU) in "Nature" oder "Physics Today" oder "Bild der
> Wissenschaft" oder sonstwo (Hier im Forum) seine spektakulären
> Ergebnisse.
> Der theoretische Physiker (also DU) passt seine Theorie den ermittelten
> Ergebnissen an
>
> Also mach mal. Der Nobelpreis ist in DEINER Reichweite
>
> und höre auf hier zu trollen!


Entschuldigung, wenn ich den Eindruck erweckt habe, zu "trollen".

Ich möchte keinen Nobelpreis und auch keine spektakulären Ergebnisse.
Ich möchte nur verstehen, warum mich die Elektrostatik (so wie ich sie 
verstanden habe) zu dieser Frage und zu meiner offensichtlich falschen 
Antwort führt.

Ich habe bereits versucht, meine Frage durch ein Experiment zu 
beantworten. Falls ein Ladungsausgleich zwischen Erdboden und Minuspol 
der Batterie stattfände, müsste ich einen Stromfluss zwischen dem 
Minuspol und dem Erdreich messen können.
Ein Multimeter mit der feinsten Einstellung für die Strommessung (µA) 
zwischen Minuspol und Erdboden geschaltet, zeigt jedoch keinen 
Stromfluss an.

Grüße

von Kurt B. (kurt-b)


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Tagträumer schrieb:

>
> Entschuldigung, wenn ich den Eindruck erweckt habe, zu "trollen".

Jeder der selber denkt ist hier ein Troll, denken ist nicht gewünscht, 
noch weniger Nachfragen (Fragen die ans "Eingemachte" gehen).


> Ich habe bereits versucht, meine Frage durch ein Experiment zu
> beantworten. Falls ein Ladungsausgleich zwischen Erdboden und Minuspol
> der Batterie stattfände, müsste ich einen Stromfluss zwischen dem
> Minuspol und dem Erdreich messen können.
> Ein Multimeter mit der feinsten Einstellung für die Strommessung (µA)
> zwischen Minuspol und Erdboden geschaltet, zeigt jedoch keinen
> Stromfluss an.
>

Versuchs mal von einer anderen Seite (ohne dass du etwas verwendest dass 
es nicht gibt (Ladungen)).

Die Batterie kann Elektronen (eine begrenzte Menge halt) von einer Seite 
zur anderen Schaufeln, das setzt voraus dass sie auf der Seite von der 
sie weggenommen/weggeschaufelt auch welche (freie) vorhanden sind.

Dieses Zurückbringen zum Wegschaufelort, von der Seite wo sie 
hingeschaufelt wurden, nennt sich Stromfluss oder geschlossener 
Stromkreis.


 Kurt


(Manche behaupten ja das eine 'volle' Batterie schwerer ist als wie wenn 
sie 'leer' ist)


.

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Hallo Kurt.


Kurt B. schrieb:
> Jeder der selber denkt ist hier ein Troll, denken ist nicht gewünscht,
> noch weniger Nachfragen (Fragen die ans "Eingemachte" gehen).

So streng würde ich es nicht formulieren.
Ich interessiere mich aber auch, warum ich Dinge falsch sehe. Oft auch, 
wenn ich die richtige Antwort bereits kenne.

Kurt B. schrieb:
> (ohne dass du etwas verwendest dass
> es nicht gibt (Ladungen))

Interessant. Warum denkst Du, dass es Ladungen nicht gibt? Meinst Du 
damit, den Begriff/die Vorstellung, die wir davon haben?

Zu meiner Eingangsfrage:
Ich denke, dass mein Fehler darin liegt, zu glauben, dass der Pol einer 
Batterie elektrostatisch aufgeladen sei.
Warum kann man den Pol einer Batterie nicht in dieser Weise auffassen?
Es wird doch oft vom Ladungsüberschuss an einem elektrischen Pol 
gesprochen.

Grüße

von Richard H. (richard_h27)


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Klaus A. schrieb:
> So streng würde ich es nicht formulieren.
> Ich interessiere mich aber auch, warum ich Dinge falsch sehe.

Das ist schon mal ein wesentlicher Unterschied zum Kurt.

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Kann man den Minuspol (oder entsprechend den Pluspol) einer Batterie 
nicht als elektrostatisch geladen ansehen?
Aber der Minuspol ist nicht elektrisch neutral.


Grüße

von Kurt B. (kurt-b)


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Klaus A. schrieb:
> Hallo Kurt.
>
>
> Kurt B. schrieb:
>> Jeder der selber denkt ist hier ein Troll, denken ist nicht gewünscht,
>> noch weniger Nachfragen (Fragen die ans "Eingemachte" gehen).
>
> So streng würde ich es nicht formulieren.

Gut, ist ein wenig zuviel schwarz/weiss.

> Ich interessiere mich aber auch, warum ich Dinge falsch sehe. Oft auch,
> wenn ich die richtige Antwort bereits kenne.

Wie kennst du dass du die richtige Antwort bereits kennst?


> Kurt B. schrieb:
>> (ohne dass du etwas verwendest dass
>> es nicht gibt (Ladungen))
>
> Interessant. Warum denkst Du, dass es Ladungen nicht gibt? Meinst Du
> damit, den Begriff/die Vorstellung, die wir davon haben?

Bei 'Ladung' handelt es sich um einen Begriff der als real existierendes 
Ding angesehen wird und nicht nur als Alibifunktion.
Diesem Ding werden Wirkungen zugeschrieben die es garnicht, mangels 
Existenz, erbringen kann.
Die wirklichen Hintergründe die das erbringen was der "Ladung" 
zugeschrieben wird gehen dabei verloren/unter.



> Zu meiner Eingangsfrage:
> Ich denke, dass mein Fehler darin liegt, zu glauben, dass der Pol einer
> Batterie elektrostatisch aufgeladen sei.

Das ist kein Fehler, beide Pole sind, in Differenz zueinander betrachtet 
'geladen'.
Erkennbar am Stromfluss und der auftretenden Spannung.


> Warum kann man den Pol einer Batterie nicht in dieser Weise auffassen?
> Es wird doch oft vom Ladungsüberschuss an einem elektrischen Pol
> gesprochen.

Ein Überschuss oder Mangel bedarf immer, und da hapert es des öfteren in 
der "modernen Physik", eines Bezuges gegen den die Aussage erbracht 
wird.
Ist dieser nicht klar oder gar nicht vorhanden ist die gemachte Aussage 
dazu einfach wertlos.

Beispiel:
Zapfe deine 9V-Batterie in der Mitte an und verbinde diese Stelle mit 
der Erde.
Nun miss ((Minus)-Bezug für dein Messgerät ist die Erde) gegen die 
beiden Pole der Batterie.
Du wirst einmal einen "Ladungsüberschuss" und einmal einen 
"Ladungsmangel" festellen. (einmal +4.5V einmal -4,5V)

Misst du den Strom in der Verbindungsleitung zu deinem Bezug wirst du, 
so wie du es bereits gemacht hast, keinen andauernden Stromfluss, und 
damit keinen stetigen "Ladungsausgleich, feststellen.

Klemmst du dein Voltmeter an einen Pol der Batterie dann wirst du, je 
nachdem welchen Bezug du genommen hat, einmal +9V einmal -9V messen, 
also einmal Überschuss, einmal Mangel.
Beidemale flißt auch kein Strom (trotz der noch immer bestehenden 
Verbindung) von/zur Erde, es findet also kein "Ladungsausgleich" zur 
erde hin statt.
Das sagt aber eigentlich immer noch nichts zu dem aus was du gefragt 
hast.

Denn!
Ist der Spannungsunterschied zwischen deiner Batterie und der Erde zu 
groß (so wie es bei Gewittern auftritt) dann erfolgt "Ladungsausgleich".

Jetzt stellt sich die Frage ob das was ich oben geschrieben habe total 
falsch ist oder ob das mit den "Ladungen" nicht stimmt.
Denn beides widerspricht sich total!

Was heisst nun zu gross!
Zu gross für was? Für einen Funken (Blitz, Haarebergaufstehen, 
vom_Auto_eine_gewischt_bekommen usw.

Es ist offensichtlich das hier ein Ausgleich stattfindet, der findet 
auch statt wenn du deine Mittelanzapfung deiner Batterie an die Erde 
anklemmst!
Hier fliessen tatsächlich Elektronen von/zur Batterie.
Aber halt nur solange bis die "Ladungen"/Spannungen sich ausgeglichen 
haben.

Was heisst nun ausgeglichen? Ausgeglichen gegen was? Gegen welchen 
Bezug?

Nehmen wir die Erde als Bezug, sie beinhaltet eine Menge an Elektronen 
und Protonen, genannt Ladungsträger.
Beide können sich in ihrem Wirken nach außen hin aufheben.
Trotzdem wirken sie und erzeugen das was als "elektrisches Feld" 
bezeichnet wird,
Es gibt aber kein solches, sondern nur die Wirkungen die die Elektronen 
und Protonen erzeugen. Dabei handelt es sich um Licht so hoher Frequenz 
das wir es halt nicht sehen" können.

Ich höre hier mal auf und warte auf deine Reaktion.
Da du ja ein "Denker" zu sein scheinst bin ich auf deine Reaktion 
gespannt.

 Kurt




































>
> Grüße

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Danke Kurt.
Das Beispiel mit der symmetrischen Spannung ist sehr einleuchtend.

Das Problem mit dem Ladungsausgleich zwischen einem einzigen Batteriepol 
und der Erde als Ladungsspeicher stellt sich für mich gerade aus 
feldtheoretischer Sicht.
Die Batterie trennt als Erzeuger die Ladungen, dass heißt es entsteht 
ein elektrostatisches Feld zwischen den Batterieklemmen. Die 
Ladungsträger auf den Anschlussklemmen sind nun vom feldtheoretischen 
Standpunkt her gesehen für die Außenwelt sichtbar (unsichtbar wäre dann 
elektrisch neutral), das heißt, es ist ein elektrostatisches Feld um die 
Anschlüsse herum messbar.

Jede Anschlussklemme müsste nun über ihr elektrostatisches Feld 
entgegengesetzte Ladungsträger von der Erde anziehen, ob Leitung 
dazwischen oder nicht. Bei einer Leitung flösse dann ein 
Ausgleichsstrom.

Ist die Spannung der Batterie nun sehr, sehr groß, können die in der 
Umgebung angezogenen Ladungen über leitfähige Kanäle in der Luft zu den 
Anschlüssen fließen.

Grüße

Beitrag #5090625 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Daniel A. (tagtraeumer)


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Moin zusammen.

Eine Erdung hat im wesentlichen eine Schutzfunktion, um Überströme 
abzuleiten.
Welchen Sinn hat es, wenn man den Bezugspunkt/das Bezugspotential einer 
Schaltung erdet?

Beipielsweise die Batterie in meiner Eingangsfrage. Was würde es 
bewirken, wenn ich den Minuspol der Batterie mit dem Erdreich leitend 
verbinde und dann die Spannung zwischen den Klemmen (mit Bezug Minupol) 
messe?


Grüße

von S. R. (svenska)


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Klaus A. schrieb:
> Was würde es bewirken, wenn ich den Minuspol der Batterie
> mit dem Erdreich leitend verbinde und dann die Spannung
> zwischen den Klemmen (mit Bezug Minupol) messe?

Batterien sind potentialfrei, nur die Potentialdifferenz zwischen Plus 
und Minus (= Spannung) ist definiert. Verbindest du nun einen 
Batterieanschlüsse mit der Erde, legst du dessen Potential auf das 
Erdpotential fest. Die Potentialdifferenz zwischen den Klemmen bleibt 
trotzdem die gleiche, solange kein Stromfluss auftritt.

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Vielen Dank.

Was genau bedeutet "potentialfrei"?
Laut Internet keine leitfähige Verbindung zu Masse und anderer 
Versorgung.


Grüße

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus A. schrieb:
> Was genau bedeutet "potentialfrei"?
> Laut Internet keine leitfähige Verbindung zu Masse und anderer
> Versorgung.

Genau. Das ist der Fall, wenn keine der beiden Batteriepole mit 
irgendwas verbunden sind. Wenn Du jetzt den Minuspol erdest, dann ist 
die Batterie nicht mehr potentialfrei. Das Potential des Minuspols 
entspricht dann Erdpotential.

Aber zum Fließen von Strömen braucht man immer eine Potentialdifferenz, 
auch Spannung genannt. Diese hast Du lediglich zwischen dem Plus- und 
dem Minuspol der Batterie. Solange der Pluspol nirgendwo angeschlossen 
wird, passiert genau gar nichts.

: Bearbeitet durch Moderator
von Daniel A. (tagtraeumer)


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Vielen Dank, Frank.

Vielleicht könntest Du mir bei einem Verständnisproblem noch helfen.
Und zwar das Problem in der Eingangsfrage.

Wieso fließen die Überschussladungen auf einem der Pole der Batterie 
nicht gegen den Erdboden ab, wenn ich nur einen Pol der Batterie 
leitfähig mit der Erde verbinde?

Gemäß einem geladenen Körper müsste doch ein Ausgleich geschehen. Es 
findet doch auch ein Ausgleich statt, wenn ich mich elektrostatisch 
aufgeladen habe und einen geerdeten Metallstab berühre.

Ist der Pol einer Batterie nicht in der Weise geladen (nur natürlich 
sehr viel schwächer) wie dies beispielsweise ein Plastikstab nach Reiben 
mit Katzenfell es ist?


Grüße

: Bearbeitet durch User
von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus A. schrieb:
> Ist der Pol einer Batterie nicht in der Weise geladen (nur natürlich
> sehr viel schwächer) wie dies beispielsweise ein Plastikstab nach Reiben
> mit Katzenfell es ist?

Es kann natürlich sein, dass da bei der Kontaktaufnahme ein sehr 
minimaler Strom fließt - zum Beispiel durch kapazitive Effekt. Die 
Batterie wurde aber vorher in der Regel nicht mit einem Katzenfell 
geladen. Da ist also kein messbarer Überschuss an Ladungsträgern. Es 
gibt nur einen Potentialunterschied (Spannung) zwischen Plus und 
Minuspol. Zur Umgebung (Erde) jedoch sind beide Pole erstmal elektrisch 
neutral - bis Du einen Pol mit der Erde verbindest. Erst ab dann gilt 
dann die Potentialdifferenz auch zwischen dem noch freiem Pol und der 
Erde.

Denk auch an die Vögel, die sich auf eine Hochspannungsleitung setzen. 
Wenn da ein signifikanter Strom fließen würde, würde sie reihenweise 
wieder runterfallen. Passiert aber nicht. Erst, wenn sie theoretisch ein 
Bein soweit ausfahren könnten, dass sie damit noch den (geerdeten) Mast 
berühren könnten.

: Bearbeitet durch Moderator
von Daniel A. (tagtraeumer)


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Danke, Frank.

Frank M. schrieb:
> Denk auch an die Vögel, die sich auf eine Hochspannungsleitung setzen.
> Wenn da ein signifikanter Strom fließen würde, würde sie reihenweise
> wieder runterfallen. Passiert aber nicht. Erst, wenn sie theoretisch ein
> Bein soweit ausfahren könnten, dass sie damit noch den (geerdeten) Mast
> berühren könnten.

Aber ein extrem kleiner Strom müsste doch fließen, um die "Elektronen im 
Vogel" auf das Potential der Leitung zu heben, richtig?


Grüße

von S. R. (svenska)


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Spannung ist definiert als Potentialdifferenz, also dem Unterschied 
zwischen zwei Potentialen. (Wie Potentiale definiert sind, ist etwas 
komplizierter.) Das heißt auch, dass Spannungen immer gegen ein 
Bezugspotential angegeben sind, in der Regel ist das die Erde.

Eine Batterie ist potentialfrei, d.h. es gibt kein Bezugspotential und 
damit auch keine sinnvolle Spannungsangabe. Du hast nur eine bestimmte 
Potentialdifferenz zwischen den Polen.

Wenn du eine Batterie einseitig mit der Erde verbindest, wirst du 
wahrscheinlich eine Potentialdifferenz (Spannung) feststellen, und diese 
treibt einen Ausgleichsstrom. Es fließen also ein paar Ladungsträger von 
der Batterie zur Erde, oder von der Erde in die Batterie (je nachdem, wo 
das Potential "negativer" ist), bis sich die Potentiale angeglichen 
haben.

Damit hast du der Batterie ein definiertes Bezugspotential (nämlich die 
Erde) gegeben, und damit ist per Definition die Spannung zwischen Erde 
und dem angeschlossenen Pol 0V. Eine Spannung von 0V kann aber keinen 
Strom treiben, also entleert sich die Batterie nicht.

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus A. schrieb:
> Aber ein extrem kleiner Strom müsste doch fließen, um die "Elektronen im
> Vogel" auf das Potential der Leitung zu heben, richtig?

Ja, das nehme ich an - aufgrund von kapazitiven Effekten. Der Vogel 
merkt davon aber nichts, denn die Elektronen fließen ja nicht wieder 
irgendwo ab.

: Bearbeitet durch Moderator
von Daniel A. (tagtraeumer)


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S. R. schrieb:
> Wenn du eine Batterie einseitig mit der Erde verbindest, wirst du
> wahrscheinlich eine Potentialdifferenz (Spannung) feststellen, und diese
> treibt einen Ausgleichsstrom. Es fließen also ein paar Ladungsträger von
> der Batterie zur Erde, oder von der Erde in die Batterie (je nachdem, wo
> das Potential "negativer" ist), bis sich die Potentiale angeglichen
> haben.

Danke, S. R.

Genau auf diesen Effekt stützt sich meine Behauptung, dass die Batterie 
sich entleert. Die Erde ist in der Lage, immer neue, zum Pol 
entgegengesetzte Ladungen zu liefern und der Batteriepol wird ständig 
negativ oder positiv gehalten.
Dieser Potentialausgleich käme meiner Meinung nach erst zur Ruhe, wenn 
sich die Batterie entleert hat bzw. keine Ladungen mehr an einen 
einzigen Pol liefern (negativ oder positiv halten) kann.

Ich kann es irgendwie nicht (für mich) widerspruchsfrei verstehen. Es 
liegt vermutlich auch daran, dass ich die Funktion einer Batterie nicht 
genau kenne.



Vielen Dank trotzdem an euch beide
Grüße

von S. R. (svenska)


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Klaus A. schrieb:
> Die Erde ist in der Lage, immer neue, zum Pol
> entgegengesetzte Ladungen zu liefern

Wenn du einen Pol (nehmen wir Minus) der Batterie an die Erde 
anschließt, dann werden sich die Potentiale von Batterie und Erde mit 
einem Ausgleichsstrom angleichen. Weil die Erde genug Ladungen 
nachliefern kann, wird sie das so lange tun, bis die Potentiale /am 
Minuspol/ und der Erde gleich sind, es gibt also keine bleibende 
Potentialdifferenz.

Danach hast du aber zwischen dem Minuspol und der Erde *keine 
Spannung* mehr und daher gibt es keinen Stromfluss.

> und der Batteriepol wird ständig
> negativ oder positiv gehalten.

Richtig. Aber nur bezogen auf den anderen Batteriepol, nicht auf die 
Erde!

Ein Strom fließt nur, wenn Ladungen von einem Ort zu einem anderen Ort 
fließen wollen. Das ist genau dann der Fall, wenn die Potentiale an 
diesen Orten unterschiedlich sind. Klemmst du einen Batteriepol an die 
Erde, sind deren Potentiale (nach dem Ausgleich) gleich, die Ladungen 
wollen also nicht in die Erde (oder aus ihr heraus) fließen.

Dass es irgendwo anders einen Ort gibt, der ein anderes Potential hat 
(nämlich den anderen Pol), interessiert an der Stelle nicht, weil es 
keine leitende Verbindung zwischen diesen Orten gibt. Die Ladungen 
können also nicht zwischen den Polen fließen.

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Vielen Dank für Deine anschauliche Antwort.
Noch einmal die Stellen, an denen ich Verständnisschwierigkeiten habe.


S. R. schrieb:
> Wenn du einen Pol (nehmen wir Minus) der Batterie an die Erde
> anschließt, dann werden sich die Potentiale von Batterie und Erde mit
> einem Ausgleichsstrom angleichen.

Das verstehe ich. Wenn ich beispielsweise ein Stück Aluminium isoliert 
festhalte und an den Pol einer Batterie halte, werden entsprechend 
entgegengesetzte Ladungen aus dem Metall gezogen und wandern in den Pol. 
Die Batterie nimmt also hier die entgegengesetzten Ladungsträger aus dem 
Metall auf. Anschließend hat das Metall dasselbe Potential wie der Pol 
und ist nicht mehr elektrisch neutral. Klar soweit.


S. R. schrieb:
> Weil die Erde genug Ladungen
> nachliefern kann, wird sie das so lange tun, bis die Potentiale /am
> Minuspol/ und der Erde gleich sind, es gibt also keine bleibende
> Potentialdifferenz.

Hier ein Verständnisproblem für mich:
Da die Erde einen unerschöpflichen Vorrat an Ladungsträgern bietet, 
zieht der Pol, der nun statt mit dem Metall mit dem Erdboden verbunden 
ist, ständig entgegengesetzte Ladungsträger aus dem Boden an. Er ist 
aber gar nicht in der Lage, alle entgegengesetzten Ladungsträger aus dem 
Boden zu entfernen (weil unbegrenzt). Das verstehe ich nicht. Wie kann 
der Erdboden durch den angeschlossenen Pol je auf gleiches Potential 
gebracht werden?


S. R. schrieb:
> Richtig. Aber nur bezogen auf den anderen Batteriepol, nicht auf die
> Erde!

Also ist der negative Pol einer isoliert auf dem Erdboden stehenden 
Batterie aus Sicht des Bodens nicht negativ geladen?
Worin liegt denn dann der Unterschied, wenn ich im Haus einen 
Kunststoffstab elektrostatisch auflade und im Garten an der 
Erdungsstande ein Funken überspringt?

Grüße

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (wirres_zeug)


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Bin grad etwas erstaunt, dass das hier keiner verständlich erklären 
kann. Grundsätzlich gibt es in Festkörpern nur eine Art Ladungsträger, 
dass sind die negativ geladenen Elektronen. Nur die können sich bewegen. 
Das Gegenstück, die durch Elektronenmangel positiv geladenen Atomkerne 
sitzen fest im Gitter. Bei (elektrisch Leitfähigen) Metallen ist es nun 
so, dass im Gitterverbund die Elektronen nicht mehr fest an einen Kern 
gebunden sind, sondern frei als Wolke im Gitter sich bewegen können. Das 
führt zu diversen Eigenschaften der Metalle, wie eben die Leitfähigkeit.
In Batterien ist es nun so, dass auf grund des Aufbaus und der Chemie 
ein Pol Elektronenüberschuss besitzt, bei dem Anderen ein Mangel 
herrscht. Diese Differenz ergibt die Spannung (Potenzialdiffernz) der 
Batterie an den Polen. Man kann sich das jetzt so vorstellen, dass die 
Elektronen den Mangel am anderen Pol zwar sehen können, aufgrund der 
chmischen Barriere aber nicht dort hin kommen und in einen neutralen 
Zustand zurückkehren können. Der Überschuss ist aber immer an den Mangel 
gebunden, da er dort angezogen wird. Wird nun ein Pol leitend mit 
irgendetwas verbunden passiert rein gar nichts. Die Elektronen wollen 
nur zum Pol mit Mangel und sonst nirgends hin. Es wandern auch keine 
Elektronen in oder aus dem Metall, das an irgendeinen Kontakt gehalten 
wird. Der Stormfluss und damit die Entladung beginnt dann, und nur dann, 
wenn die Pole der Batterie leitend verbunden werden. Beim Verbinden 
eines Pols der Batterie mit der Erde oder meinetwegen mit 230V passiert 
gar nix, weil die Batterie dazu keine Spannungsdifferenz aufweist.

von Rufus Τ. F. (rufus) (Moderator) Benutzerseite


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Christian S. schrieb:
> Beim Verbinden eines Pols der Batterie mit der Erde oder meinetwegen mit
> 230V passiert gar nix, weil die Batterie dazu keine Spannungsdifferenz
> aufweist.

Ganz so einfach ist es nicht - denk' mal an elektrostatische Auf- bzw. 
Entladungen.

So etwas kann natürlich auch mit einer Batterie passieren, nur ist die 
elektrostatisch relevante Kapazität der Batterie sehr, sehr klein.

von S. R. (svenska)


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Klaus A. schrieb:
> Die Batterie nimmt also hier die entgegengesetzten Ladungsträger aus dem
> Metall auf. Anschließend hat das Metall dasselbe Potential wie der Pol
> und ist nicht mehr elektrisch neutral. Klar soweit.

Nein.

"Die Batterie" besteht aus zwei Anschlüssen, deren Potential du nicht 
kennst, die nur zueinander einen bekannten Potentialunterschied haben. 
Die Ladungsträger fließen nicht "in die Batterie", sondern nur "auf die 
Polelektrode".

Um "in die Batterie" zu fließen, müsste es einen Stromfluss zwischen den 
Polen geben! Den gibt es aber nicht, da die Pole chemisch voneinander 
isoliert sind. Genauso wie dein Aluminiumrohr.

> Da die Erde einen unerschöpflichen Vorrat an Ladungsträgern bietet,
> zieht der Pol, der nun statt mit dem Metall mit dem Erdboden verbunden
> ist, ständig entgegengesetzte Ladungsträger aus dem Boden an.

Nein. Der Pol gleicht sein Potential an das Erdpotential an und dann 
passiert da nichts mehr. Es gibt kein "ständig".

Die ständig vorhandene Potentialdifferenz, die die Ladungsträger bewegen 
würde, existiert nur zwischen den Polen, nicht zwischen einem Pol und 
Erde!

> Wie kann der Erdboden durch den angeschlossenen Pol je auf
> gleiches Potential gebracht werden?

Garnicht. Der Pol nimmt einfach das Erdpotential an, nicht umgekehrt.

> Also ist der negative Pol einer isoliert auf dem Erdboden stehenden
> Batterie aus Sicht des Bodens nicht negativ geladen?

Die Batteriespannung ist nur zwischen den Polen definiert, nicht in 
Bezug auf die Erde (weil: "potentialfrei").

Potentialfrei heißt aber nicht "keine Spannung". Der negative Pol kann - 
bezogen auf die Erde - auch positiv geladen sein. Aber einen 
dauerhaften Stromfluss kannst du nur zwischen den Polen haben, denn 
nur dort hält die chemische Reaktion die Spannung aufrecht (bis die 
Batterie leer ist).

> Worin liegt denn dann der Unterschied, wenn ich im Haus einen
> Kunststoffstab elektrostatisch auflade und im Garten an der
> Erdungsstande ein Funken überspringt?

Es gibt keinen. Du hast zwei Dinge mit unterschiedlichem Potential, und 
wenn du die miteinander leitend verbindest, gibt es einen 
Ausgleichsvorgang. Danach sind die Potentiale gleich und es gibt keinen 
weiteren Stromfluss mehr.

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Vielen Dank für Deine ausführliche Erklärung.


S. R. schrieb:
> Die Ladungsträger fließen nicht "in die Batterie", sondern nur "auf die
> Polelektrode".

Das ist mein Gedankenfehler gewesen. Ich nahm an, dass die Batterie den 
Pol elektrostatisch auflädt wie ein Van-De-Graaff-Generator eine 
angeschlossene Elektrode.
Ziehen denn die Elektronen auf dem Minuspol bei Kontaktierung mit dem 
Erdboden die positiven Ladungsträger nicht an, da ungleichnamige 
Ladungen sich bekanntlich anziehen?


Grüße

von S. R. (svenska)


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Klaus A. schrieb:
> Ziehen denn die Elektronen auf dem Minuspol bei Kontaktierung mit dem
> Erdboden die positiven Ladungsträger nicht an, da ungleichnamige
> Ladungen sich bekanntlich anziehen?

Der Minuspol kann negativer sein als die Erde, er kann aber auch 
positiver sein. Daraus ergibt sich dann die Stromrichtung für den 
Ausgleichsvorgang.

Davon abgesehen gibt es keine beweglichen positiven Ladungsträger, wie 
du sie dir vorstellst. Die Löcher im Metallgitter sind recht 
unbeweglich, nur die Elektronen können wandern. Aber elektrische Felder 
handle ich jetzt nicht ab, dazu ist das bei mir zu lange her. :-)

(Nebenbei: Obwohl Strom selbst extrem schnell ist, sind die Elektronen 
im Kabel es nicht. Sie bewegen sich aber alle gleichzeitig in die 
gleiche Richtung.)

von Daniel A. (tagtraeumer)


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S. R. schrieb:
> Der Minuspol kann negativer sein als die Erde, er kann aber auch
> positiver sein. Daraus ergibt sich dann die Stromrichtung für den
> Ausgleichsvorgang.

Danke. Ich glaube, hierin liegt mein Gedankenfehler begründet. Der 
Minuspol der Batterie ist nur gegenüber dem Pluspol definitiv negativer. 
Bezüglich dem Erdboden lässt sich keine Aussage machen.

Das liegt wohl auch in dem chemischen Prozess begründet.

Obwohl ein elektrostatisch aufgeladener Körper gegenüber dem Erdboden 
als aufgeladen gilt.
Chemie und Reibung ist wohl der Unterschied.

Grüße

Beitrag #5093112 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5093133 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Sorry, Klaus, ich hatte eben Deinen Beitrag versehentlich bearbeitet 
statt diesen zu zitieren. Da blieb dann von Deinem Beitrag nur noch die 
Hälfte übrig. Rückgängig machen ging leider nicht mehr.

Ich muss Dich daher bitten, Deine Frage zu wiederholen.

von Daniel A. (tagtraeumer)


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S. R. schrieb im Beitrag #5093133:
> Hä? Wo kommen denn jetzt Zuleitungen ins Spiel?

Hallo S. R.

Ich schließe jetzt einen Widerstand zwischen den Polen an. Die 
Zuleitungen zu dem Widerstand verlaufen gebogen beispielsweise.

Grüße

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Frank M. schrieb:
> Sorry, Klaus, ich hatte eben Deinen Beitrag versehentlich bearbeitet
> statt diesen zu zitieren. Da blieb dann von Deinem Beitrag nur noch die
> Hälfte übrig. Rückgängig machen ging leider nicht mehr.
>
> Ich muss Dich daher bitten, Deine Frage zu wiederholen.

Kein Problem, Frank.

Muss die Frage eh noch etwas präziser fassen.

Grüße

von Daniel A. (tagtraeumer)


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Hallo S. R.

Noch einmal zu meiner neuen Frage:

Zwischen den Polen der Batterie herrscht ein elektrostatisches Feld, 
deren Feldlinien grob wie die zwischen zwei entgegengesetzt geladenen 
Punktladungen aussehen. Sehr grob wie gesagt.
Wenn ich einen Widerstand über normale Zuleitungen an die Batterie 
anschließe, fließt ein Strom, wie bekannt.

Wenn aber die Zuleitungen irgendwie verlaufen (von der Form her), also 
etwa kreisförmig, wieso ist das elektrostatische Feld dann im gesamten 
Stromkreis vorhanden?
Wie können die Feldlinien sich an die rund verlaufenden Leiter anpassen?


Grüße

von S. R. (svenska)


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Ein Draht hat einen Widerstandsbelag (Widerstand pro Strecke). Du kannst 
ihn dir also wie eine lange Kette aus Widerständen vorstellen.

Über jedem dieser Widerstände fällt ein bisschen Spannung ab, über alle 
Widerstände zusammen die Batteriespannung. Wäre dem nicht so, gäbe es 
keinen Strom.

Weil du über jedem Widerstand ein bisschen Spannung hast, hast du auch 
ein bisschen elektrisches Feld. Dessen Richtung hängt davon ab, wie der 
Widerstand steht. Der eine hochkant, der andere quer.

Das gilt auch dann noch, wenn du die Widerstände kleiner (infinitesimal 
klein) machst. Dann hast du einen Draht, den du beliebig umherbiegen 
kannst, und das entstehende elektrische Feld wird der Richtung folgen. 
:-)

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