Springen naar inhoud

[Elektriciteit] Potentiaalverschil


  • Log in om te kunnen reageren

#1

marcus

    marcus


  • >250 berichten
  • 283 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 16 september 2006 - 10:40

Als je kijkt naar een electriciteitssysteem op een fiets (ik heb tijd als fietsenmaker gewerkt dus heb daar veel naar gekeken [rr] ) Dat is zwevend. Dan zeg je dat er tussen de polen van de dynamo een potentiaalverschil is van - geloof - zes volt.
Nu heb ik me wel eens afgevraagd wat nu het potentiaalverschil is tussen een pool en de aarde. Gangbaar is te stellen dat daar tussen geen potentiaalverschil is omdat de aarde geen deel uitmaakt van de stroomkring, het systeem wordt als het ware als geisoleerd opgevat en als je de spanning meet tussen een van de polen en de aarde meet je inderdaad een spanning van nul volt.
Volgens mij is zo'n meting echter nietszeggend.

Het systeem is niet echt geisoleerd, tussen een pool van een dynamo en de aarde is een verbinding via de atmosfeer, de lucht. De weerstand van deze verbinding is enorm hoog. Dit laatste betekent dat de hoge weerstand van de spanningsmeter in verhouding opeens heel klein is en daardoor je meetopstelling de situatie verandert. Meten is in dit geval niet meer weten maar misleidt worden.

Als het potentiaalverschil tussen twee draden 6 volt is zou je dus mogen aannemen dat het potentiaal tussen een pool en de aarde varieert van 3 naar -3 volt.

Dit betekent dat apparatuur bij een zwevend net werkt op een gemiddelde potentiaal ten opzichte van aarde van nul of nagenoeg nul maar bij een geaard net op een gemiddelde potentiaal ten opzichte van aarde van (ik ga nog maar even uit van een fietsdynamo) 3 volt.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 16 september 2006 - 11:34

Meten is in dit geval niet meer weten maar misleidt worden.

Op school had ik een leraar meettechniek die zei: "Meten is weten, als je weet wat je meet."
In dit geval heb je volgens mij te maken met twee systemen die los van elkaar staan, t.w. het elektrisch circuit van de fiets en de aarde.
Het is daarom niet meer relevant wat het potentiaalverschil tussen die twee is.
En het is zoals je zegt, zodra je een voltmeter aansluit tussen aarde en een punt op de fiets zul je niks meten. Er is nl. verder geen referentie. Feitelijk breng je via de voltmeter het aansluitpunt aan de fiets op aardpotentiaal omdat die verbinding veel laagohmiger is dan de lucht. Dus daarmee creŽer je de referentie.

#3

marcus

    marcus


  • >250 berichten
  • 283 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 16 september 2006 - 12:46

Het is begrijpelijk dat je als electricien het systeem geisoleerd denkt maar het systeem is dat niet. Het bevind zich in de atmosfeer en is via de atmosfeer wel degelijk verbonden met de aarde zei het dat de weerstand heel hoog is. Dit maakt dat je meetinstrument niet meer een in verhouding hoge weerstand meet en dus niet geschikt is. Zou je een weerstandmeter -kunnen - maken die werkt met een nog veel grotere interne weerstand dan verstoor je wat je meet minder en zou je vermoed ik een wisselspanning vinden tussen een pool en de aarde fluctuerend van 3 tot -3 volt maar elke meting beinvloedt je meting omdat er altijd een stroom moet lopen door je meter. Daarom kun je nooit zeggen dat de spanning tussen een pool en de aarde nul is of niet bestaat of niet ter zake doet, in principe moet die meetbaar zijn en aangezien de twee polen gemiddeld op nul zitten en er een spanning tussen de polen staat van 6 volt verwacht ik bij relevante meting met voldoende hoge interne weerstand van je meter een spanning van +/- 3 volt.
Dat betekent volgens mij dat de gloeidraad van een fietslamp een gemiddelde spanning ten opzichte van aarde heeft van nagenoeg nul en het licht van een straatlantaarn van -115 tot 115 volt.

#4

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 16 september 2006 - 14:46

De lamp van een straatlantaarn is een heel ander verhaal. Die zit met ťťn poot hard aan aarde.

#5

marcus

    marcus


  • >250 berichten
  • 283 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 16 september 2006 - 18:59

En daarom zou je zeggen is een kant (de geaarde) van de gloeidraad op het zelfde potentiaal als de aarde en is de gemiddelde potentiaal fluctuerend tussen ongeveer 115 en -115 V.

#6

Franske

    Franske


  • >250 berichten
  • 337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 september 2006 - 20:13

En daarom zou je zeggen is een kant (de geaarde) van de gloeidraad op het zelfde potentiaal als de aarde en is de gemiddelde potentiaal fluctuerend tussen ongeveer 115 en -115 V.


Dat denk ik niet, want de 230V is de effectieve waarde en is niet de topspanning.
"I can't stand burnt toast. I loathe bus terminals. Full of lost luggage and lost souls. Then there's unrequited love, and tyranny, and cruelty." (the 7th Doctor)

#7

Franske

    Franske


  • >250 berichten
  • 337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 september 2006 - 20:20

Interessant experiment:

Zet de fiets in de woonkamer, hang een draad van de voltmeter aan de verwarming (aardpotentiaal) en hang de andere draad aan de dynamo van de fiets. Ben benieuwd wat voor een spanning je meet!

Misschien als je in staat bent om nanovolts te meten.......
"I can't stand burnt toast. I loathe bus terminals. Full of lost luggage and lost souls. Then there's unrequited love, and tyranny, and cruelty." (the 7th Doctor)

#8

marcus

    marcus


  • >250 berichten
  • 283 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 16 september 2006 - 21:30

Dan meet je niets (heb het wel eens geprobeerd) maar volgens mij komt dat omdat je meting wat je wilt meten beinvloedt. Als de beide polen een onderling potentiaal verschil van zes volt hebben kunnen ze niet tegelijk op dezelfde potentiaal van de aarde zitten.

Ga je meten dan schuift de potentiaal van de pool die je meet richting de aardpotentiaal en de andere pool verandert zo dat het potentiaalverschil bijna gelijk blijft.

Over de lucht bestaan ook aanzienlijke potentiaalverschillen (tweehonderd volt per meter las ik laatst ergens) die zijn ook niet met een voltmeter te meten.

Een voltmeter werkt volgens mij op het principe dat de stroom door de voltmeter te verwaarlozen is in verhouding tot de stroom door de verbinding tussen de twee punten waartussen je de meting verricht. Dat is in dit geval niet meer zo en dus is je meting nietszeggend.

#9

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 september 2006 - 23:13

Als je een geleidend contact legt tussen twee punten met een verschillende potentiaal dan zal er een stroom gaan lopen tussen die twee punten. Deze verplaatsing van lading 'probeert' het potentiaal verschil te neutraliseren.

Begin nu met een 'zwevende' schakeling bestaande uit een batterij van 6V en een lampje. Neem ook een stroommeter met een inwendige weerstand van 3 Ohm. Veronderstel nu dat de aarde een bepaalde potentiaal heeft ten opzichte van de schakeling. Zet de stroommeter tussen de negatieve pool van de batterij en aarde. Als er een potentiaalverschil is dan zou er (in ieder geval tijdelijk) een stroom moeten lopen.

Als je dit experiment in de praktijk doet, zie je niks op de stroommeter. Dit zou kunnen komen omdat er geen potentiaalverschil is of omdat het potentiaalverschil erg klein is. Kortom omdat het potentiaalverschil tussen aarde en de negatieve pool te klein is. Dat is gelukkig geen probleem, want we hebben ook nog een positieve pool. Deze ligt 6V boven de negatieve pool, dus ook ongeveer 6V boven de aarde. Als je de stroommeter dus tussen aarde en positieve pool hangt, met daarbij de aanname dat de aarde een specifieke potentiaal heeft, zal er dus (in ieder geval tijdelijk) een detecteerbare stroom moeten lopen. Dit blijkt niet te gebeuren.

Omdat het potentiaalverschil tussen de polen bekend is en we (hopelijk) niet twijfelen aan dat stroom loopt van een hoge naar een lage potentiaal, is er maar een uitweg. De veronderstelling die gedaan was is kennelijk niet juist. Het is dus kennelijk niet geoorloofd om te veronderstellen dat de aarde een specifieke potentiaal heeft t.o.v. onze schakeling. De schakeling is dus daadwerkelijk zwevend.

#10

Franske

    Franske


  • >250 berichten
  • 337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 september 2006 - 00:55

Volgens mij heeft het alles te maken met een gesloten kring. Inderdaad meet een voltmeter ook een bepaalde stroom, vanwege zijn inwendige weerstand, en vormt dus met de twee polen van de dynamo een gesloten kring.

Naar aarde toe is dat anders, hier zijn de weerstanden zo enorm hoog, dat de stroom die er loopt niet meetbaar is.
"I can't stand burnt toast. I loathe bus terminals. Full of lost luggage and lost souls. Then there's unrequited love, and tyranny, and cruelty." (the 7th Doctor)

#11

marcus

    marcus


  • >250 berichten
  • 283 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 17 september 2006 - 19:42

Als er een potentiaalverschil is dan zou er (in ieder geval tijdelijk) een stroom moeten lopen.


Die is er denk ik ook wel maar te kort om een reactie van de meter te krijgen omdat de retour weerstand via de atmosfeer erg hoog is. Zou je een voltmeter gebruiken die met een heel hoge interne weerstand werkt dan zou je wel een uitslag kunnen krijgen omdat je een tragere "ontlading" realiseert. Volgens mij kun je niet aan de hand van de situatie met ingeschakelde meter met zekerheid iets zeggen over de situatie zonder de meter.

#12

Gurdebeke

    Gurdebeke


  • >25 berichten
  • 59 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 september 2006 - 20:50

Als je kijkt naar een electriciteitssysteem op een fiets (ik heb tijd als fietsenmaker gewerkt dus heb daar veel naar gekeken [rr] ) Dat is zwevend. Dan zeg je dat er tussen de polen van de dynamo een potentiaalverschil is van - geloof - zes volt.
Nu heb ik me wel eens afgevraagd wat nu het potentiaalverschil is tussen een pool en de aarde. Gangbaar is te stellen dat daar tussen geen potentiaalverschil is omdat de aarde geen deel uitmaakt van de stroomkring, het systeem wordt als het ware als geisoleerd opgevat en als je de spanning meet tussen een van de polen en de aarde meet je inderdaad een spanning van nul volt.
Volgens mij is zo'n meting echter nietszeggend.

Het systeem is niet echt geisoleerd, tussen een pool van een dynamo en de aarde is een verbinding via de atmosfeer, de lucht. De weerstand van deze verbinding is enorm hoog. Dit laatste betekent dat de hoge weerstand van de spanningsmeter  in verhouding opeens heel klein is en daardoor je meetopstelling de situatie verandert. Meten is in dit geval niet meer weten maar misleidt worden.

Als het potentiaalverschil tussen twee draden 6 volt is zou je dus mogen aannemen dat het potentiaal tussen een pool en de aarde varieert van 3 naar -3 volt.

Dit betekent dat apparatuur bij een zwevend net werkt op een gemiddelde potentiaal ten opzichte van aarde van nul of nagenoeg nul maar bij een geaard net op een gemiddelde potentiaal ten opzichte van aarde van (ik ga nog maar even uit van een fietsdynamo) 3 volt.


hangt er van af of die polen schoenen aanhebben of een lange baard die tegen de grond sleept... :wink: 8)
tijd is een truc van de Natuur om te voorkomen dat alles op het zelfde moment gebeurt - John A. Wheeler

#13

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 17 september 2006 - 20:52

Aangezien een fietsdynamo wisselspanning aflevert kun je nog iets in de beschouwing betrekken, nl. de capaciteit van de diverse geleders t.o.v. aarde.
Maar hier loop je tegen hetzelfde probleem aan: omdat de fiets een relatief compact elektrisch systeem vormt zijn de capaciteiten t.o.v. aarde zeer klein, dus de impedanties zeer groot. Het blijft dus zeer moeilijk om het potentiaalverschil vast te stellen
En dan kom ik toch weer op de conclusie die ik in mijn eerste reactie al trok: de beide systemen, dus de fiets enerzijds en de aarde anderzijds, hebben zo weinig "koppeling" dat het volkomen irrelevant is wat het potentiaalverschil is. Je kunt er helemaal niks mee.

#14

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 september 2006 - 21:38

Die is er denk ik ook wel maar te kort om een reactie van de meter te krijgen omdat de retour weerstand via de atmosfeer erg hoog is.

Dat is geen optie. Of er loopt een heel kleine stroom wat zal betekenen dat het potentiaalverschil lang behouden blijft en dus met een voltmeter te meten is. Of er loopt een grote (kortstondige) stroom zodat het potentiaalverschil snel weg is, maar dan is die stroom met een stroommeter te meten is.

Het punt is nu juist dat het niet uitmaakt of je een stroom of een spanningsmeter aansluit, geen van beide meten iets. Het idee van de aarde op een vaste potentiaal is daardoor onhoudbaar.

Volgens mij kun je niet aan de hand van de situatie met ingeschakelde meter met zekerheid iets zeggen over de situatie zonder de meter.

Hierbij ga je voorbij aan twee zaken. Ten eerste is de invloed van meters niet onbekend. Je kunt prima voor de meter compenseren (of in ieder geval rekening houden met de invloed). Ten tweede, stel dat er een effect door de meter veroorzaakt wordt dat niet bekend is dan werkt dit op geen enkele manier door in wat we waarnemen. In die zin is het volhouden dat het effect er wel is een niet zinnige bezigheid.

#15

Franske

    Franske


  • >250 berichten
  • 337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 september 2006 - 21:46

Nog een klein ander experimentje:

Hang aan de dynamo een weerstand van 1MegOhm. Zet parallel aan die weerstand de spanningsmeter. Zou je nu iets meten?
Tenslotte hebben we de dynamo, via een gdefiniŽerde weerstand aan aarde hangen, er zou dus in die situatie een stroom moeten gaan lopen.

Stel die is 1uA, dan valt er al gauw 1V over de weerstand.

Ben benieuwd........
"I can't stand burnt toast. I loathe bus terminals. Full of lost luggage and lost souls. Then there's unrequited love, and tyranny, and cruelty." (the 7th Doctor)





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures