Spannungsdefinition |
Vorteil |
Nachteil |
Spannung als Ursache für einen Strom |
unterstützt Präkonzepte der Schüler (und Lehrer) |
Ein Strom braucht keine Ursache, wie viele Beispiele zeigen (z.B.
Supraleiter). Das ist Aristotelische Denkweise! Nur zum Aufrechterhalten
eines Stroms bei Anwesenheit von Widerständen wird eine Spannung
benötigt (Energie-Ersatz).
Übersieht, dass in vielen Fällen die Spannung die Folge eines Stroms
ist (Spannungsabfall) |
Spannung als "Pumpenstärke" einer Stromquelle |
klare Eigenschaft einer Stromquelle; geeignet für propädeutische
Einführungen, kann elementare Einsichten über den Stromkreis
vermitteln, z.B. dass Strom und die damit verbundenen Ladungen immer im Kreis
herum fließen, angetrieben durch die Stromquelle. |
nur vorläufig, unvollständig und nur als Eigenschaft einer
Stromquelle anwendbar, aber hier nicht falsch |
Spannung als spezifische Trennarbeit (Trennarbeit pro Ladungsmenge) |
. |
In speziellen Fällen anwendbar, leider nicht da, wo es vermeintlich
gebraucht wird. Wo anwendbar, kann die oberflächliche und z. T. falsche
Lehrplan/Schulbuch- Argumentation richtig gestellt werden, wenn in die Definition
eine infinitesimale Ladung eingeht; das macht die Definition kompliziert
. Trennarbeit pro Ladung würde beim geladenen Kondensator z.B. nur die
halbe Spannung ergeben.
Was bedeutet im Stromkreis "Ladungstrennung" überhaupt? Ionisation?
Oder räumliche Trennung (also "Verschiebung") der beiden bereits getrennten
Ladungssorten? Und in einem Plasma etwa, wie auch einem Metall, werden beide
Ladungssorten bei Stromfluss gegeneinander verschoben, aber nie getrennt:
Gibt es hier eine Trennarbeit?
Bei der Induktion entsteht in einer geschlossenen Schleife aus einem guten
Leiter (Metall) ein Induktionsstrom und eine Induktionsspannung, nie aber
eine Ladungstrennung, weil die positive und negative Ladungsdichte an einem
Ort für sich immer konstant bleiben! |
Spannung als spezifische potenzielle Energie
(potenzielle Energie pro Ladungsmenge) |
in der Elektrostatik richtig; nur hier verallgemeinerungsfähig für
Spannung zwischen 2 Punkten im Vakuum |
nur anwendbar, wenn eine Ladung potenzielle Energie besitzt, wenn also
ein Potenzialfeld vorliegt, also etwa in der Elektrostatik, nicht beim
stationären Stromkreis oder der Induktion.
Wirft bereits bei einem einfachen Stromkreis mit einer Wechselspannungsquelle
schwierige Probleme auf:
-
Wie kommt nach dem Umpolen die (potenzielle?) Energie einer Ladung vom
früheren positiven Pol zu einer Ladung am jetzigen positiven Pol?
-
Wie holen sich die Ladungen nahe dem neuen positiven Pol ihre
(potenzielle?) Energie von der Stromquelle ab, obwohl sie niemals dorthin
gelangen?
Bei Vorliegen einer Ringspannung (Induktion, stationärer Stromkreis)
spielt eine Potenzialdifferenz keinerlei Rolle, selbst wenn es sie geben
sollte: Bei einer geschlossenen Kurve würde sie immer die
Verschiebungsarbeit 0 verrichten: ständige Erzeugung von Stromwärme
wäre unmöglich. |
Spannung als Potenzialdifferenz |
in der Elektrostatik richtig, wie Zeile zuvor |
wie Zeile zuvor;
nicht anwendbar bei der Induktion oder einem stationären Stromkreis;
versagt bereits bei einem einfachen Stromkreis mit einer Wechselspannungsquelle |
Spannung als spezifische Verschiebungsarbeit (DIN 1324)
(Verschiebungsarbeit pro Ladungsmenge) |
korrekt und allgemein anwendbar, sogar bei Vorliegen
einer Ringspannung |
setzt Begriff der Arbeit voraus |
Spannung als Folge eines Stroms (Spannungsabfall) |
korrekt, wo anwendbar (Spannungsabfall) |
nicht allgemein anwendbar |
Ringspannung (Umlaufspannung) |
korrekt, wo anwendbar (stationärer Strom und Induktion) |
spielt keine Rolle in der Elektrostatik, aber notwendig für
stationären Strom und Induktion |
EMK |
korrekt, wo anwendbar, wie Zeile zuvor |
Name irreführend, Übereinstimmung mit Ringspannung nicht
offensichtlich |