Methoden zur Erzeugung von Spannung – Erzeugung elektrischer Potentiale
In der Physik bezeichnet die Spannung den Unterschied im elektrischen Potential zwischen zwei Punkten. Die Spannung, symbolisiert mit V, ist definiert als die benötigte Arbeitsenergie, um eine Einheit der elektrischen Ladung von einem Referenzpunkt (a) zu einem spezifischen Punkt (b) in einem elektrischen Feld zu bewegen. Mathematisch wird dies ausgedrückt als ΔV = Va – Vb. Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird das elektrische Potential in Joule pro Coulomb (J⋅C−1) oder Volt (V) ausgedrückt.
Methoden zur Erzeugung von Spannung
Es gibt verschiedene Methoden zur Erzeugung von elektrischen Potentialen, die nachfolgend erläutert werden:
Statische Elektrizität
Die meiste statische Elektrizität, die wir täglich erleben, wird durch den triboelektrischen Effekt verursacht. Das Laden eines festen Gegenstandes durch Reibung kann durch den Transfer von Elektronen von einem Objekt zum anderen erklärt werden. Dies lässt sich leicht durch das Reiben zweier unähnlicher Materialien erzeugen, wie beispielsweise Bernstein mit Fell oder Glas mit Seide.
Elektrochemie
Durch die Kombination von Chemikalien mit bestimmten Metallen kann eine chemische Reaktion ausgelöst werden, die Elektronen überträgt und so elektrische Energie erzeugt.
Magnetinduktion
Das Rotieren von Spulen aus Draht durch ein stationäres magnetisches Feld oder das Rotieren eines magnetischen Feldes durch eine stationäre Spule erzeugt ein elektrisches Potential.
Piezoelektrischer Effekt
Das Biegen oder Verdrehen bestimmter Materialien verursacht, dass Elektronen in Richtung der Kraft aus ihrer Bahn gedrängt werden. Wenn die Kraft nachlässt, kehren die Elektronen in ihre ursprüngliche Bahn zurück.
Thermoelektrizität
Das Erhitzen von zwei verbundenen ungleichen Materialien verursacht den Transfer von Elektronen zwischen den Materialien und erzeugt so einen Stromfluss.
Photoelektrischer Effekt
Der photoelektrische Effekt ist die Emission von Photoelektronen aus einem Material, wenn elektromagnetische Strahlung (Photonen) auf dessen Oberfläche trifft.
Thermionische Emission
Das Freisetzen von Elektronen von einer heißen Oberfläche führt dazu, dass Elektronen entweichen.
Die Kenntnis dieser Methoden ist entscheidend für das Verständnis und die Anwendung von elektrischen Potentialen in verschiedenen wissenschaftlichen und technologischen Bereichen. Sie bieten die Grundlage für die Entwicklung von Technologien, die in unserem täglichen Leben eine zentrale Rolle spielen, von der Stromerzeugung bis hin zu innovativen Materialien und Geräten.
