Verständnisproblem - Reihenschaltung von Batterien

zellerli · Anmeldungsdatum: 23.04.2007 Beiträge: 56 Wohnort: Franken

Hallo,

Ich besuche zwar (recht erfolgreich) einen bayerischen Physik LK und habe auch vor Physik zu studieren, aber E-Technik war noch nie mein Lieblingsgebiet unglücklich

Bei der Musterung wurde mir im Rahmen der EUF folgende Aufgabe gestellt:

Zwei Batterien mit U1 = U2 = 3V werden in Reihe geschaltet, wie groß ist die Gesamtspannung. Für einen Gymnasiasten natürlich total einfach. Ich wusste, dass ich 6V ankreuzen musste, ich wusste auch, dass ich mal gelernt habe, dass sich in Reihe geschaltete Spannungen addieren, ABER ich kann es mir nicht modellhaft vorstellen!

Ich habe dazu die angehängte Skizze erstellt. Logisch gedacht würde ich sagen, dass sich die Ladungen zwischen den Batterien neutralisieren und die resultierende Spannung gleich der Einzelspannung (im Falle zweier verschieden großer Spannungen gleich des Mittelwerts) ist.
Da mir sämtliche Formelsammlungen und Internetartikel widersprechen, bitte ich euch, mir den Denkfehler in meinem Modell zu erklären.

Vielen Dank

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Vielleicht hilft es dir da vor allem, zu berücksichtigen, dass Spannung gleich Energie pro Ladung ist, also gleich der Arbeit ist, die eine Ladung, die sich am einen Pol einer Spannungsquelle befindet, verrichten kann, während sie sich zum anderen Pol bewegt.

Wenn du dir das ganze in einem Bild mit einem Wasserkreislauf vorstellen möchtest, dann ist jede Spannungsquelle eine Pumpe, die die Ladungen (das Wasser) nach oben pumpt und dabei ihre potentielle Energie erhöht. Und diese potentielle Energie pro Ladung addiert sich ja, wenn zwei Spannungsquellen hintereinander in Reihe geschaltet sind, so dass sich das Wasser nach zwei solchen Pumpen auf der doppelten Höhe befindet.

Auf diese Arbeitsfähigkeit der Ladungen, die von den Klemmen der Spannungsquellen kommen, kommt es also an, nicht darauf, welche Gesamtladung welcher Draht in der Gesamtschaltung trägt.

Wenn du dir das ganze in einem Bild mit Kondensatoren vorstellen möchtest, dann verdoppelt sich die Spannung, wenn sich bei gleicher Ladung auf den Kondensatorplatten der Abstand der Kondensatorplatten verdoppelt.

zellerli · Anmeldungsdatum: 23.04.2007 Beiträge: 56 Wohnort: Franken

Denke das hilft mir weiter. Dankeschön.
Also sollte ich Batterien (besonders in einer Reihenschaltung) nicht als Stationen die zur einen Seite negative, zur anderen Seite positive Ladungen ausgeben (mit einer festen Potentialdifferenz) sehen, sondern eher als Triebwerke, die der Ladung beim passieren ne Energieportion draufgeben und dadurch die Spannung erhöhen.
Jetzt fällt mir auch ein, dass wenn ich annehmen würde, die Ladungen neutralisierten sich in der "Zwischenleitung", dann würde das ja konsequenter Weise auch im restlichen Schaltkreis passieren. Und wenn das der Fall wäre, hätte man wohl kaum Strom Augenzwinkern