Elektrodynamik und Optik - Fachbereich Physik der Universität ...

Elektrodynamik 51
Wir nun der Schleifkontakt S
so lange verschoben, bis der
Brückenstrom I verschwindet
(I = 0), dann lässt sich der
gesuchte Widerstand über
Kombination der Knotenregel
Iges = Iobenrum + Iuntenrum und die
Maschenregel für ACS und
SCB wie folgt berechnen:
Maschenregel ACS:
-R·IO + R1·IU = 0
Maschenregel SBC:
- R2·IU + Rx·IO = 0
Durch Division der beiden Gleichungen (nach Umstellung) und Berücksichtigung
von R = ρ ⋅
A
ℓ ergibt sich:
R R1
1 = =
R R
ℓ
ℓ und damit ℓ2
Rx= ⋅R.
ℓ
x
2 2
5.2.13 Chemische Strom- und Spannungsquellen
1
Damit Strom fließen kann, müssen zunächst positive und negative Ladungen
voneinander getrennt werden, d.h. gegen die zwischen den ungleichnamigen
Ladungen wirkende Coulomb-Kraft muss Arbeit geleistet werden, um eine
Spannung U aufzubauen. Diese Arbeit kann durch
• mechanische Energie (z.B. van de Graaff-Generator, Piezoelektrika, ...),
• (bio-) chemische Energie (Zuckermetabolismus, Metallsalzbildung, ...),
• Lichtenergie (sog. Photoeffekt)
• Wärmeenergie (Pyroelektrika) oder
• Kernenergie (Zerfall von instabilen Elementen, u.a. unter
Wärmeentwicklung, die zum Antrieb von Turbinen genutzt werden kann)
geleistet werden.
5.2.13.1 Biologische Spannungserzeugung
Zum Beispiel über der Membran einer Nerven- oder Herzmuskelzelle liegt eine
Spannung. Diese wird durch eine aktive Membranpumpe erzeugt, die Na + nach
außen und K + nach innen transportiert. Die dazu erforderliche Energie wird durch
Hydrolyse von Adenosintriphosphat (ATP), der sog. „Energiewährung der Zelle“
erzeugt.
5.2.13.2 Elektrochemische Zellen
In einer elektrochemischen Zelle tauchen zwei Leiter, die sog. Elektroden, in eine
salzhaltige Lösung, den Elektrolyt, ein.