Mechanische und elektrische Arbeit

Marcel100 · Anmeldungsdatum: 18.11.2024 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo, die mechanische Arbeit wird mit F*s berechnet und die elektrische mit U*I"t. Warum spielt bei der elektrischen Arbeit die Zeit eine Rolle und bei der mechanischen Arbeit nicht?

Meine Ideen:
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Aruna · Anmeldungsdatum: 28.07.2021 Beiträge: 1610

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21601

Man muss immer genau unterscheiden, was gemeint ist.

Zunächst mal bedeutet Arbeit W = Fs, dass man einen Körper entlang einer Strecke s gegen eine konstante Kraft F bewegt und diesem Körper dadurch potentielle Energie zuführt. Umgekehrt kann die Kraft (bzw. das Feld) an diesem Körper Arbeit verrichten und die potentielle in kinetische Energie umwandeln.

Die potentielle Energie im Gravitations- bzw. im elektrischen Feld haben dabei analoge Form E = mgh bzw. E = qEd; d.h. Masse m entspricht Ladung q des Körpers, Gravitationsfeld g entspricht elektrischem Feld E, und Höhendifferenz h entspricht Abstand d.

W = UIt besagt etwas anderes, nämlich dass das elektrische Feld E = U/d in einem ohmschen Leiter, was der Spannung U über eine Strecke d entspricht, Arbeit an den Ladungsträgern im Leiter verrichtet, wodurch diese aber nicht beschleunigt werden sondern (aufgrund des ohmeschen Widerstandes) mit einer konstanten Geschwindigkeit v durch den Leiter fließen; daraus resultiert ein konstanter Strom I = dQ/dt durch den Leiterquerschnitt, d.h. Ladung pro Zeit durch diese Querschnittsfläche.

Das ist etwas anderes als die Beschleunigung eines einzelnen frei fallenden Teilchen im Gravitationsfeld, und etwas anderes als die Beschleunigung einer Ladung zwischen zwei Kondensatorplatten (im Vakuum zwischen den Platten). Es entspräche eher dem Fall vieler Körper im Gravitationsfeld und unter dem Einfluss von Reibung bei konstanter Endgeschwindigkeit.