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NEXUS Magazin 3, März-April 2006

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Falsche Konzepte über statische Elektrizität

Einige wissenschaftliche Standardlehrwerke enthalten kleine Fehler, die das Verständnis der Lernenden erschweren. Statische Elektrizität ist eins der Themen, bei dem sich diese Probleme häufen. Da solche Fehler in Lehrwerken wie Viren zu agieren scheinen, die unseren Verstand infizieren können, hoffe ich, dass der folgende Beitrag in diesem Sinn wie ein Antivirus wirken wird. Er sollte denen, die ihn lesen, helfen, und mit ein wenig Glück könnte der Inhalt meines Artikels sich genauso über Mundpropaganda verbreiten, wie es die Viren tun. Meine Argumente könnten nach und nach an Bekanntheit gewinnen, und so viele Menschen gegen falsche Vorstellungen immun machen.

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Anm. d. Red.: Den Artikel können Sie hier als PDF herunterladen.

Elektrostatik bedeutet nicht „Statik“

Statische Elektrizität ist keine Elektrizität, die statisch (bewegungslos) ist, sondern eine Gruppe elektrischer Phänomene, bei denen:

- die Menge an positiver und negativer Ladung innerhalb eines Gegenstands nicht genau gleich ist;

- die Spannung hoch und der Strom schwach ist;

- elektrische Kräfte (Anziehung und Abstoßung) sich sichtbar im Raum ausbreiten; weit voneinander entfernte Objekte können sich gegenseitig anziehen oder abstoßen; Haare können hoch stehen;

- elektrische Felder (im Gegensatz zu magnetischen Feldern) sehr wichtig sind (elektrische Felder werden auch „elektrostatische Felder“ genannt).

Bei der Elektrostatik geht es um Ladung und die Anziehungs- bzw. Abstoßungseffekte, die von elektrischer Ladung ausgelöst werden. Die Bewegung oder „Statik“ der Ladung ist irrelevant: Die Kräfte sind nämlich noch da, auch wenn die Ladung beginnt zu fließen. Ladungen, die getrennt oder unausgeglichen sind, können manchmal fließen, obwohl die „statischen“ Effekte unverändert andauern, während der Stromfluss einsetzt. Mit anderen Worten ist es ganz einfach möglich, einen Fluss so genannter „statischer“ Elektrizität zu produzieren.

Es ist sehr irreführend, sich auf das „Statische“ der Ladung zu konzentrieren, da dies unsere Erklärungen verfälscht und viele wichtige Elemente wie etwa Ladungstrennung, die Dichte von unausgeglichener Positiv-Negativ-Ladung und das Vorhandensein von Spannungsfeldern um diese unausgeglichenen Ladungen herum außen vor lässt. Dies sind nämlich auch dann noch wichtige Aspekte, wenn die „statische Elektrizität“ als Strom zu zirkulieren beginnt.

Elektrostatik hat nichts mit „Statik“ zu tun. Es geht vielmehr um Ladung und Kräfte. Man stelle sich vor, Wasser sei genauso schwach definiert wie statische Elektrizität. In diesem Fall würden die Menschen glauben, es gäbe zwei Arten von Wasser, nämlich „statisches Wasser“ und „fließendes Wasser“. Dann würden wir fälschlicherweise annehmen, dass Hydrostatik die Wissenschaft von statischem Wasser sei.

Nur Fachleute für Hydraulik wüssten, dass es so etwas wie „statisches Wasser“ gar nicht gibt: das so genannte „statische“ Wasser ist in Wirklichkeit einfach unter Druck gesetztes Wasser. Die Experten würden auch wissen, dass „statisches Wasser“ sogar fließen kann, denn unter Druck gesetztes Wasser muss nicht ruhig oder „statisch“ bleiben. Hydrostatik bezieht sich auch noch auf Wasser, das zu fließen anfängt. In ähnlicher Weise geht es bei „statischer Elektrizität“ um Ladung unter Druck und nicht um „Elektrizität im Ruhezustand“.

Das Ungleichgewicht entgegengesetzter Ladungen

Das herkömmliche Konzept von „statischer Elektrizität“ birgt noch ein weiteres Problem. Man stelle sich ganz normale Alltagsgegenstände vor. In ihren Atomen enthalten diese Gegenstände gleich viele positiv und negativ geladene Teilchen (Protonen und Elektronen), die sich dicht beieinander befinden. Sind diese Ladungen „statische Elektrizität“? Schließlich sind sie statisch und bewegen sich nicht, oder? Sie ruhen in den Atomen. Und jedes einzelne Elektron und Proton besitzt eine Ladung „statischer Elektrizität“. Sollten wir nicht sagen, dass feste Gegenstände aus „statischer Elektrizität“ bestehen?

Wenn wir aber behaupten, dass Materie aus „Statik“ besteht, wo sind dann die Funken und das Knistern? Es gibt keine. Wo sind die zu Berge stehenden Haare? Es gibt keine. Daran ist zu erkennen, dass das „Statisch sein“ kein wesentlicher Faktor ist. Der wichtigste Punkt ist vielmehr das Gleichgewicht der entgegengesetzten Ladungen. Innerhalb von Materie sind die positiven und negativen Ladungen dicht beieinander, so dass sie sich gegenseitig neutralisieren. Obwohl also Materie voll von „statischen“, also unbewegten, geladenen Teilchen ist, ist normalerweise keine „statische Elektrizität“ erkennbar.

Dabei geht es nämlich um das Ungleichgewicht von entgegengesetzten Ladungen, und nicht um Statik. Das Vorhandensein von geladenen Teilchen ist ebenfalls ein weniger wichtiger Faktor, da Materie diese auch dann enthält, wenn keine „statische Elektrizität“ zu erkennen ist. Wir brauchen getrennte, verschieden große Teilchenmengen, damit etwas Interessantes passiert. Geladene Teilchen allein reichen nicht.

Kommentare

27. März 2009, 15:23 Uhr, permalink

GENSER Ernst

S. g. Autoren,
kann statische Elektrizität auch durch starke Gas/Flüssigkeitsbewegungen ausgelöst werden?
Etwa wenn Gas mit hohem Druck aus Düse in Raum geblasen wird, oder bei rascher Flüssigkeitsbewegung wie Wasserfällen?
lg
ernst

09. April 2018, 13:01 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Ich habe eine Frage: Wenn ich mir die schematischen Darstellungen von gleichspannung und Wechselspannung anschaue dann klingeln bei mir die Glöckchen. Sinusförmige Wechselspannung aus der Steckdose der von +230 volt an höchster Stelle wieder abfällt und über Null nach - 230 volt wandert ist mit seinen halbwellen zeitlich jeweils um die länge (Dauer), der entgegengesetzten verschoben. Nimmt man eine Schere und schneidet an der nullliene entlang erhält man zwei verschiebbare "pole". Schiebe Ich nun die eine Seite also meinetwegen die sinus Seite um eine halbwellen nach vorn oder zurück erhalte ich im Prinzip eine gepulste positive +230v halbwelle die exakt zeitgleich zur gepulste Sinushalbwelle ausstößt, oder in anderen Worten, sie liegen genau übereinander. - 230 +230 ergibt für mich null. Wenn eine abgegebene leistungsphase also eine halbwelle von 0v ¬ 230v und wieder zurück auf 0v von mir aus einen Euro kosten würde und ich nach jeder halbwelle in Richtung meines Verbrauchers wieder eine halbwelle (von 0v - - 230v und zurück auf 0v) zurück zur Steckdose schiebe und das ganze wieder zurück bekomme und wieder zuruckschiebe und und und mit einer Frequenz von 50hz dann schiebe ich doch bloß immer wieder einen Euro won einer tischkante zur gegenüberliegenden tischkante, aber es wird niemals mehr als dieser eine Euro sein weil ich das geborgte nach Benutzung wieder zurückgebe und mir nochmal borge und wieder zurück gebe...... Ein Mann will eine Fracht von München nach Berlin bringen, der man heißt gleichspannung, in seinem Rucksack befindet sich gleichspannung. Er läuft seinen Weg von München nach Berlin und wird mit einem Dankeschön von Berlin nach München zurückgeschickt. Ohne rast lief er geradewegs seinen Weg hin und zurück. Ein anderer Mann, sein Name ist Wechselspannung, soll am nächten Tag dieselbe Arbeit machen. In seinem Rucksack ist Wechselspannung. Der Mann soll eine Lieferung von München nach Berlin bringen, er läuft los und dreht sofort wieder um ohne das er das Ziel in Berlin erreicht hat. Und dennoch kommt aus Berlin ein Dankeschön nach München. Warum? Hat er vielleicht Helfer die sich über die gesamte Strecke immer dapositionieren wo er aprupt umdreht? Möglich, aber dann müssten sie ja alle einen Rucksack voller Wechselspannung haben, bloß wer hat sie ihnen gegeben? Und wie konnte der erste bote der nicht mal aus München rausgekommen ist ein Dankeschön von Berlin erhalten das er in München ausrichten soll? Wie sind bote Nr eins positiv (Herr Wechselspannung und Verbraucher in Berlin miteinander in Kontakt getreten? Vielleicht hat Herr schutzleiter alias Erde ja irgendwas damit zu tun. Herr Gleichspannung brauchen wir ja nicht zu fragen, der kennt Herrn schutzleiter ja gar nicht. Also bei mir schreit da alles auf und tausend Hände klatschen mir mit voller Wucht vor die Stirne als wollten sie mir irgendwas sagen. Und ich würde mich auch nicht damit zufrieden geben wollen wenn man mir sagt Wechselstrom und Gleichstrom bestehe aus + männlich und -weiblich denn wenn wir anstelle des Verbrauchers in berlin einfach das braune und das blaue Kabel verbinden dann wird das blaue Kabel plötzlich zu einem braunen, denn dann haben wir einen Leiter von München nach Berlin und wieder nach München zurück. Das selbe gilt doch auch für die Gleichspannung. Und ich finde das die physikalische flussrichtung irgendwie auch Sowas schreit. Und wie sieht es aus mit der ein Puls Einweg schaltung, angeblich fehlt die negative halbwelle, ich wollte schon immer wissen wie noch dem Verbraucher dann das ich nenn es mal minus aussieht, es fehlt ja in sämtlichen schematischen Darstellungen. Oder was auch gut ist, die Glättung mit einem sie Kondensator nach einer Brückengleichrichtung. Sie füllt ja die Täler auf und macht die spannungsverlauf fast linear, nur wo kommt dieses plus an Energie denn plötzlich her? Ob sinus ob minus ob gleich ob Wechsel letztendlich kann ich doch an jede stelle ein Verbraucher einbauen oder eine Schlaufe legen. Ich habe das Gefühl das ist ein verarscht zu werden, und ich wette da bin ich nicht der einzige. Zum Schluss noch ein Zitat: Wechselstrom schließt sowohl positive als auch negative Spannungen ein, die wie in einer gleichmäßige Sinuskurve (sinusförmige Welle) steigen und fallen. Er kann Energie schneller und weiter übertragen, ohne Energie zu verlieren.... Haha

09. April 2018, 13:12 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Bei wem es noch nicht leuchtet dem geb ich mal noch einen schubsen mit dem sogenannten netzfilter: zitat ;Ein Netzfilter ist eine elektrische Schaltung, die sowohl elektrische Störungen von elektronischen Geräten in das öffentliche Stromversorgungsnetz begrenzt (Funkentstörung)

09. April 2018, 13:20 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Wechselstrom aus der Steckdose, ohne Anfang, ohne ende, von plus zu minus und zurück, wie eine Drehung. Da hab ich bildlich vor Augen wie die axial Bewegung eines rotors physikalisch auf eine lineare umgewandelt wird, bloß das man uns hier irgendwie versucht weiß zu machen das die pleuelstange sehr viel Energie verschwinden lässt.

09. April 2018, 13:25 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Vielleicht bin ich auch einfach nur dämlich

09. April 2018, 13:42 Uhr, permalink

Wohnhäftling

Einen hab ich noch : zitat aus wikipedia: üher benötigten private Verbraucher für Beleuchtung, Radiogeräte, und Fernseher nur geringe Energiemengen. Meist wurde in Privathaushalten nur eine Phase (Außenleiter) des in Europa üblichen Dreiphasenwechselstroms mit 400 V (früher 380 V) Netzspannung und einer Netzfrequenz von 50 Hz gegen den Neutralleiter angeschlossen. So wurden 230 V (früher 220 V) Wechselstrom, auch als Lichtstrom oder Haushaltstrom für die Steckdosen (in Deutschland und Österreich Schuko, in der Schweiz SEV 1011) bereitgestellt.[1]

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