Elektrische Spannungsdifferenz
Die elektrische Spannung, symbolisiert durch V (oder gelegentlich auch φ), ist eine skalare physikalische Größe, die die potentielle Energie einer Einheitsladung in einem elektrostatischen Feld beschreibt. Diese Energie ist definiert als die notwendige Arbeitsenergie, um eine Einheitsladung von einem Referenzpunkt zu einem spezifischen Punkt im elektrischen Feld zu bewegen. Obwohl das Konzept der elektrischen Spannung hilfreich ist, um elektrische Phänomene zu verstehen, sind nur Unterschiede in der potentiellen Energie messbar.
Die Spannungsdifferenz zwischen zwei Punkten entspricht der Arbeitsmenge, die benötigt würde, um eine positive Einheitsladung zwischen diesen Punkten zu bewegen. Wenn die elektrische Kraft positive Arbeit an einer Ladung verrichtet, nimmt die kinetische Energie zu und die potentielle Energie ab. Die Differenz in der potentiellen Energie, Ub – Ua, entspricht dem Negativen der Arbeit Wba, die vom elektrischen Feld verrichtet wird, wenn die Ladung von a nach b bewegt wird.
Über die elektrische Spannungsdifferenz
Wenn eine positive Testladung q in einem elektrischen Feld bei einem Punkt a eine elektrische potentielle Energie Ua hat (relativ zu einer Nullpotentiellen Energie), dann ist das elektrische Potential Va an diesem Punkt: Va = Ua/q. Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird das elektrische Potential in Joule pro Coulomb (J·C-1), oder Volt (V), ausgedrückt.
Für elektrische Schaltungen ist die elektrische Spannungsdifferenz als Spannung bekannt. Es ist der Unterschied im elektrischen Potential zwischen zwei Punkten eines elektrischen Schaltkreises. Das elektrische Potential kann auf Elektrodynamik verallgemeinert werden, so dass Unterschiede im elektrischen Potential zwischen Punkten auch bei zeitlich veränderlichen Feldern wohldefiniert sind.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das elektrische Potential?
Das elektrische Potential, symbolisiert durch V (oder gelegentlich auch φ), beschreibt die potentielle Energie einer Einheitsladung in einem elektrostatischen Feld. Va = Ua/q.
Was ist die Analogie zum elektrischen Potential?
Eine elektrische Spannungsdifferenz ist analog zu einer Gravitationspotenzialdifferenz. Das elektrische Feld E ist analog zu g, was wir als Beschleunigung aufgrund der Gravitation bezeichnet haben, das aber eigentlich das Gravitationsfeld ist.
Was ist wichtig für das elektrische Potential?
Obwohl das Konzept des elektrischen Potentials nützlich ist, um elektrische Phänomene zu verstehen, sind nur Unterschiede in der potentiellen Energie messbar. Diese Unterschiede werden mit einem Voltmeter gemessen.
