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Warum müssen wir jeden Monat für Strom bezahlen?

108 Beiträge, Schlüsselwörter: Strom Kraftwerk

Warum müssen wir jeden Monat für Strom bezahlen?

03.09.2019 um 13:22
@kuno7
@uatu

ok ja ich denke ich habe es verstanden.
Also quasi das Prinzip: "wenn einer an der einen Seite "anstößt", merkt der es am anderen Ende sofort"... so anders umschrieben halt.


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Warum müssen wir jeden Monat für Strom bezahlen?

03.09.2019 um 13:33
@knopper

Es gibt eben verschiedene Methoden Signale elektrisch zu übertragen und ehrlich gesagt weiß ich nich genau, wie es derzeit bei der Netzwerk Kommunikation genau gemacht wird, aber früher zumindest wurde einfach die Spannung gemessen, 0-0,8V bedeuteten "0", 3,6-5V "1" (soweit ich mich erinnere). Die Spannungsänderung wird lichtschnell übertragen, die Geschwindigkeit der Elektronen spielte dabei keine Rolle.

mfg
kuno


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03.09.2019 um 18:28
kuno7 schrieb:Die 0,5m/s stimmten aber auch nich und wurden ja bereits korrigiert, richtig sind ca. 0,1mm/s.
Der Wert ist relativ einfach berechenbar:

\begin{aligned}I &= \frac{Q}{t}=\frac{N_ee}{t}=\frac{V_en_ee}{t}=\bar{v}_eAn_ee \quad\longrightarrow\quad \\ \bar{v}_e &= \frac{I}{An_ee}\\ \\ \text{wobei:}\\ \\ I &= \text{elektrische Stromstärke durch die Fläche } A \\ Q &= \text{elektrische Ladung, die in der Zeit } t \text{ durch die Fläche } A \text{ fliesst} \\ t &= \text{Zeit, in der die elektrische Ladung } Q \text{ durch die Fläche } A \text{ fliesst} \\ N_e &= \text{Anzahl an Elektronen, die die Ladung } Q \text{ umfasst} \\ e &= \text{Ladung eines Elektrons (Elementarladung) ≈ 1,6E-19 C}\\ V_e &= \text{Volumen mit Elektronen, das in der Zeit } t \text{ durch die Fläche } A \text{ fliesst} \\ n_e &= \text{Dichte von freien Elektronen pro Volumen (materialabhängig)} \\ A &= \text{Referenzfläche} \\ \bar{v}_e &= \text{durchschnittliche Geschwindigkeit der freien Elektronen,} \\ &\phantom{=} \text{die in der Zeit } t \text{ durch die Fläche } A \text{ fliessen} \end{aligned}


Allgemein gilt bei Strömungen, dass aus dem Strömen eines Volumens V durch eine Fläche A in der Zeit t gemäss V/t = vA eine (durchschnittliche) Strömungsgeschwindigkeit v folgt. Man kann sich das so vorstellen, dass ein Quader mit der Querschnittsfläche A und der Länge s in der Zeit t durch die Fläche A geschoben wird. Dabei bewegt sich der Quader offensichtlich um die Strecke s, und aus v=s/t folgt dann die Geschwindigkeit.

Ein konkretes Beispiel: Ein Strom von 1 A (= 1 C/s) fliesst durch ein rundes Kupferkabel mit 1 mm Durchmesser. Die Dichte von freien Elektronen beträgt bei Kupfer ca. 8,5E28 Elektronen pro m3.

\def\e#1{\times 10^{#1}} \\ \begin{aligned} \bar{v}_e &= \frac{I}{An_ee}=\mathrm{\frac{1\,A}{\pi(\frac{0{,}001\,m}{2})^2*8{,}5\e{28}\,1/m^3*1{,}6\e{-19}\,C}} \quad\longrightarrow\quad \\ \bar{v}_e &≈ \mathrm{9{,}4\e{-5}\,m/s}≈\mathrm{1/10\,mm/s} \end{aligned}


Die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit der Leitungselektronen beträgt in diesem Fall also ca. 1/10 mm/s.


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03.09.2019 um 20:14
Eswareinmal schrieb am 28.08.2019:Mir ging gerade durch den Kopf, dass ja normalerweise die Elektronen die wir beim Betreiben eines elektrischen Gerätes benutzen, anschließend wieder in der Steckdose verschwindet und aller Wahrscheinlichkeit nach zurück zum Kraftwerk geht.
Vergiß Deine Elektronen. Es geht nur um die Energie, die Du mit der elektrischen Spannung erhältst!

Allerdings muss der Strom nicht monatlich bezahlt werden.

Du kannst Deinem Stromlieferanten schreiben, dass Du im Augenblick keine elektrische Energie beziehst und dass deshalb Deine monatliche Abschlagszahlung auf 0 reduziert werden soll.

Das hat zur Folge, dass Du am Ende des Abrechnungszeitraumes, im günstigsten Fall nach 12 Monaten, eine Jahresrechnung erhältst. Dann zahlst Du das komplette Jahr mit einem einzigen Betrag am Ende des Jahres.


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03.09.2019 um 22:50
uatu schrieb:Der Wert ist relativ einfach berechenbar:
Ja, das hatte ich im Kopf auch so überschlagen. :D

mfg
kuno


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04.09.2019 um 10:59
ok ok nur das ich das richtig verstehe...das heißt also dass die Elektronen im Grunde immer da verbleiben wo sie sind d.h. in irhen Atomen und sich halt nur gegenseitig "anschubsen" und somit die Energie (= Strom) weiter tragen?
...ich weiß das sind jetzt evt. einfachste Grundlagen der Elektrotechnik...aber ich frage trotzdem nochmal :D


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04.09.2019 um 17:26
knopper schrieb:ok ok nur das ich das richtig verstehe...das heißt also dass die Elektronen im Grunde immer da verbleiben wo sie sind d.h. in irhen Atomen und sich halt nur gegenseitig "anschubsen" und somit die Energie (= Strom) weiter tragen?
Nein! Die Elektronen bewegen sich relativ zu den Atomen. Bei Gleichstrom bewegen sie sich kontinuierlich mit etwa 1mm/s, bei Wechselstrom schwingen sie mit dieser Geschwindigkeit.

mfg
kuno


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04.09.2019 um 17:48
Danke erstmal an alle für Ihre Antwort, auch wenn einiger gehässiger Natur sind.

Dass bedeutet, die meisten Elektronen kommen nicht mal bis in die Steckdose zurück?


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04.09.2019 um 18:00
@Optimist

Elektronen werden nicht verbraucht und werden auch nicht zerstört sodass sie vielleicht zu Wärme werden können. Sie wandern zum Pluspol, da sie von ihm angezogen werden

@sacredheart

Spannende Idee, vielleicht liegt deine Annahme einfach daran dass du halt nicht weißt dass die Wasseraufbereitung was kostet?



@Peter0167

Aufgrund dessen dass die Elektronen ja damit praktisch im Verbraucher bleiben, bringt mich das auf die Idee, dass man ja mit einem veränderten Stecker, der nur an den Pluspol der Steckdose angeschlossen wird und sofern dieser zum Kraftwerk führt, die Elektronen zum Kraftwerk zurück schicken könnte, es würde wahrscheinlich nur ewig dauern.


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04.09.2019 um 19:54
@Eswareinmal

Super Idee, wegen des fehlenden Pols sollte die Leitung zum Kraftwerk jedoch ein Gefälle aufweisen. Elektronen haben ja eine endliche Ruhemasse, und können somit dank der Hangabtriebskraft direkt zum Kraftwerk rutschen. Vielleicht noch etwas WD-40 in die Dose sprühen, dann flutschen die in Nullkommanix zurück zum Erzeuger ... :D

Ich glaube, damit wäre die Threadfrage auch hinreichend beantwortet.


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04.09.2019 um 19:58
@Peter0167
Ich versteh ehrlich gesagt nicht was daran so komisch sein soll.
Es geht dabei schlicht und ergreifend darüber ob das physikalisch richtig ist, schließlich fehlt kein Pol, die Elektronen sind negativ geladen und würden vom Pluspol angezogen werden oder was ist daran so lächerlich?

Ich geh natürlich davon aus dass eine Verbindung zum Kraftwerk besteht was ebenfalls mit einem positiven Pol versehen ist, das hab ich vielleicht nicht eindeutig geschrieben.


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04.09.2019 um 21:15
@Eswareinmal
Eswareinmal schrieb:Ich versteh ehrlich gesagt nicht was daran so komisch sein soll.
Hast Du in der Schule nicht gelernt, dass ein Stromreis geschlossen sein muss, damit der Strom fließen kann? Dass es ein Potentialgefälle zwischen zwei Polen geben muss, damit sich die Elektronen überhaupt erst einmal in Bewegung setzen?
Eswareinmal schrieb:Es geht dabei schlicht und ergreifend darüber ob das physikalisch richtig ist
Nein, ist es nicht.
schließlich fehlt kein Pol
Doch, genau das tut er, wenn Du nur EINEN Pluspol hast (den Du übrigens ohne den negativen Gegenpol auch gar nicht hättest).
die Elektronen sind negativ geladen und würden vom Pluspol angezogen werden oder was ist daran so lächerlich?
Weil Du offenbar noch immer nicht verstanden hast, was ein Pluspol ist.

Minuspol heißt: VIELE Elektronen, Pluspol: WENIGER Elektronen.
Ein Minuspol weist MEHR Elektronen auf als der Pluspol. Pluspol bedeutet, dass hier im Gegensatz zum Minuspol WENIGER Elektronen sind.

Plus und Minus bedeuten daher einen Unterschied in der Menge der Elektronen, es entsteht ein Elektronengefälle. Die Menge der Elektronen heißt auch noch Potential, und das Elektronengefälle daher auch noch Potentialgefälle (potent (lat) = mächtig).
Der Strom fließt nun vom Pol mit dem Überschuss zu dem mit den, hm, "Unterdruck". So wie Luftüberdruck einen Luftunterdruck ausgleichen würde. So wie ein Wasserfall fällt. Oder verbundene Gefäße so lange Wasser von dem einen in das andere "saugen", bis beide Wasserspiegel gleich hoch sind. Dann hört es auf, weil der Unterschied ausgeglichen wurde.

Mit Strom ist es genauso. Wenn, bei einer Batterie, die Elektronen vom Minuspol (mehr Elektronen) zum Pluspol (weniger) fließen, dann ist das wie ein verbundenes Gefäß. Wenn beide Seiten dann gleich viele Elektronen haben, hört das auf.
In Batterien werden die unterschiedlichen Elektronenmengen durch unterschiedliche Chemikalien erzeugt.

Im Falle des Wechselstroms werden durch den Generator Elektronen erst getrennt, und so ein Minuspol bzw Pluspol erzeugt. Wenn der Generator still steht, dann gibt es auch keine Pole mehr.


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05.09.2019 um 11:13
Eswareinmal schrieb:Aufgrund dessen dass die Elektronen ja damit praktisch im Verbraucher bleiben, bringt mich das auf die Idee, dass man ja mit einem veränderten Stecker, der nur an den Pluspol der Steckdose angeschlossen wird und sofern dieser zum Kraftwerk führt, die Elektronen zum Kraftwerk zurück schicken könnte, es würde wahrscheinlich nur ewig dauern.
Das scheitert schon allein daran, dass Steckdosen keinen Pluspol besitzen.
Eswareinmal schrieb:Ich geh natürlich davon aus dass eine Verbindung zum Kraftwerk besteht was ebenfalls mit einem positiven Pol versehen ist, das hab ich vielleicht nicht eindeutig geschrieben.
Im Normalfall gibt es auch keine elektrisch leitende Verbindung von der Steckdose zum Kraftwerk, weswegen die Elektronen auch nich dort hin gelangen können, selbst wenn man das wöllte.

mfg
kuno


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05.09.2019 um 11:43
@Eswareinmal

Ich wollte damit nur darstellen, dass ich Deine Frage recht unterhaltsam fand. Ne, weg sind die Elektronen nicht, aber das Wasser ja auch nicht.

Daher fand ich Deine Frage sehr seltsam, weil die zugrunde legen würde, dass Elektrizität keinem Verbrauch unterliegt. Das würde zu der Frage führen: Wenn es so wäre, wozu gäbe es dann Kraftwerke? Um Elektronen nachzufüllen, falls jemand ein brüchiges Elektrokabel hätte?


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05.09.2019 um 12:29
kuno7 schrieb:Nein! Die Elektronen bewegen sich relativ zu den Atomen.
ja gut...aber sie verleiben in den Atomen, oder nicht? Ansonsten wäre es ja eine Ionisation.

hm und was die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Kupferleitungen betrifft...habe mich jetzt nochmal ein wenig belesen, es sind tatsächlich fast immer "nur" ca. 2/3 der Lichtgeschwindigkeit. Ich weiß nicht wie es jetzt bei Glasfaser aussieht, kann sein dass da die Geschwindigkeit höher ist.
Aber warum genau nur 2/3? Bzw. warum lässt sich das Ganze nicht noch ein wenig "hochpushen" dass man wenigstens auf 90% der Lichtgeschwindigkeit kommt? Bspw. in Ethernet-kabeln? oder halt die Verbindung bei DSL zur Vermittlungsstelle usw... läuft ja alles über Kupfer.
Woran liegt das genau?


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Warum müssen wir jeden Monat für Strom bezahlen?

05.09.2019 um 14:17
Hab da auch noch so meine Verständnisschwierigkeiten.

Es wird ja überall super erklärt was Strom ist und so, also das die Elektronen ein Potenzial ausgleichen "wollen“ und dann "fließen“.
Aber wie erkennt men denn nun den "Verbrauch“, also im Sinne von Umwandlung in Wärme?
Durch den Widerstand?


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05.09.2019 um 15:26
skagerak schrieb:Aber wie erkennt men denn nun den "Verbrauch“
Indem man einen Blick auf seine Stromrechnung wirft. Dort wird der Gegenwert für die erbrachte elektrische Arbeit in Euro und Cent angezeigt.

Interessanterweise bezahlt man auch nicht direkt den Strom, obwohl Stromrechnung drauf steht, sondern immer die geleistete Arbeit, die von vielen auch als Energie bezeichnet wird, welche ja bekanntlich nicht erzeugt oder vernichtet werden kann, sondern nur in andere Energieformen umgewandelt wird.

Berechnet wird diese Arbeit nach einer an Einfachheit kaum zu unterbietenden Formel, die dennoch den wenigsten bekannt ist:

W = P * t

In Worten: die Arbeit ist das Produkt aus Leistung und Zeit.

Die Leistung ist wiederum das Produkt aus Strom und Spannung, so das man es wie folgt schreiben kann (für ohmsche Lasten):

W = U * I * t

Am Beispiel eines 2kW Heizkörpers kann man so ganz leicht die elektrische Arbeit berechnen, die für eine Stunde Dauerbetrieb erbracht werden muss:

W = 2000W * 3600s = 7,2 * 106 Ws = 7,2 * 106 J = 2 kWh

Bei ca. 27 Cent pro kWh macht das 54 Cent.

Wärme kann übrigens nicht in jedem Fall als Verlust bezeichnet werden, auch wenn sie die niedrigste Form von Energie darstellt. Im Falle unseres Heizkörpers entspricht die Wärme der gewünschten Nutzenergie. Das emittierte Licht der Heizspiralen ist in diesem Fall als Verlust zu betrachten. Bei Glühlampen ist das genau anders herum, dort haben wir ca. 5% Ausbeute an Nutzenergie, und 95% Verlust in Form von Wärme. Ist schon eine verrückte Welt, in der wir leben (dürfen) ... :D


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05.09.2019 um 15:30
@Peter0167
Ah! Danke Peter, so leuchtet‘s mir ein :-)

Logisch, sobald ich den Strom aus der Steckdose "ziehe“, wird eine Arbeitsleistung erbracht.


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05.09.2019 um 16:00
Aber ich frage mich jetzt, wie zählt denn nun so ein Stromzähler?


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05.09.2019 um 16:08
"Stromzähler" zählen ebenfalls keinen Strom, zumindest nicht direkt. Erfasst wird die real wirkende elektrische Leistung, welche über die Zeit aufsummiert wird, und am Ende erhält man einen Wert für die elektrische Arbeit.


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