Was ist ein möglicher Unterschied?
Eine Potentialdifferenz ist die Energie pro Ladungseinheit in einem Stromkreis. Die Potentialdifferenz muss zwischen zwei Punkten gemessen werden, da es im Allgemeinen unpraktisch ist, das elektrische Potential eines einzelnen Punktes zu messen. Die Potentialdifferenz eines Punktes in einem elektrischen Stromkreis wird typischerweise in Bezug auf ein Bezugspotential wie die gemeinsame Masse gebildet.
Die Potentialdifferenz wird allgemein als Spannung bezeichnet, da Volt die Standardmaßeinheit für diese Größe ist. Es ist auch historisch als Druck und Spannung bekannt. "Druck" ist ein überholter Begriff für die Potentialdifferenz, wird jedoch immer noch für die Potentialdifferenz im Zusammenhang mit der Vakuumröhrenelektronik verwendet.
Die Spannung kann auch als die Energie angesehen werden, die benötigt wird, um eine Ladung zwischen Punkten geteilt durch die Größe dieser Ladung zu bewegen. Diese Gesamtenergie muss sowohl die statische als auch die dynamische Energie enthalten, die zum Bewegen der Ladung erforderlich ist. Die Berechnung der Potentialdifferenz wird genauer, wenn die Größe der gemessenen Ladung kleiner wird.
Eine Größe der Potentialdifferenz muss ein Vorzeichen enthalten, das von der Richtung abhängt, in die die Elektronen fließen. Die Definition der Potentialdifferenz geht davon aus, dass sich positiv geladene Teilchen zu niedrigeren Spannungen und negativ geladene Teilchen zu höheren Spannungen bewegen. Dies bedeutet, dass die Elektronen in einem Stromkreis von einem Punkt höherer Spannung zu einem Punkt niedrigerer Spannung fließen.
Die Beschreibung der Potentialdifferenz verwendet häufig Wasser als Analogie für Elektrizität. Diese Analogie geht davon aus, dass eine mechanische Pumpe Wasser durch einen geschlossenen Rohrkreislauf fördert. Die Potentialdifferenz in dieser Analogie ist die Differenz des Wasserdrucks zwischen zwei Punkten im Kreislauf. Wasser fließt daher zwischen den beiden Punkten, wenn es einen Unterschied im Druck gibt, sodass das Wasser arbeiten kann. Ebenso kann eine elektrische Schaltung nur dann Arbeiten ausführen, wenn zwischen zwei Punkten in der Schaltung eine Potentialdifferenz besteht.
Verschiedene Instrumente messen die Potentialdifferenz abhängig von ihrer Arbeitsweise. Ein Voltmeter hat zwei Leitungen, von denen jede mit einem Punkt im Stromkreis verbunden ist. Dieses Gerät misst den Spannungsabfall an einem festen Widerstand, der proportional zur Spannung im Stromkreis ist.
Ein Potentiometer vergleicht eine unbekannte Spannung mit einer bekannten Spannung in der Schaltung. Ein Oszilloskop verstärkt die Spannung in der Schaltung, die einen Elektronenstrahl ablenkt. Der Betrag der Ablenkung ist proportional zur Spannung in der Schaltung. Ein Multimeter misst mehrere elektrische Größen, einschließlich der Spannung.