Potential Difference and the Earthed Point
Ein 3D-Stromkreis mit einem echten Erdspieß im Boden und einer darüber schwebenden Potentiallandschaft: je eine Säule pro Knoten, über der Nulllinie aufragend oder darunter hängend. Verschieben Sie die Erdungsklemme, und die ganze Landschaft gleitet, ohne dass sich eine einzige Differenz ändert — nehmen Sie sie ab, und die Potentiale werden unbestimmbar, während V_AB weiterhin 12 V beträgt.
So benutzt du diese Simulation
- Drücken Sie Earth at A, Earth at O oder Earth at B, um den Potentialnullpunkt zu verschieben
- Drücken Sie No earth, um die Referenz zu entfernen und die Säulen den Halt verlieren zu sehen
- Nutzen Sie die Seitenansicht, um die Säulenhöhen gegen die Nulllinie abzulesen
- Drücken Sie Reset, um die Erdungsklemme an ihren ursprünglichen Knoten zurückzusetzen
Worauf du achten solltest
- Die Erdungsklemme zu verschieben lässt alle Säulen um denselben Betrag steigen oder sinken
- Jede Potentialdifferenz im Kreis bleibt unverändert, wo auch immer die Erdung sitzt
- Knoten können unter der Nulllinie liegen und damit ganz gewöhnliche negative Potentiale haben
- Ohne Erdung sind die einzelnen Potentiale unbestimmt, die Differenzen jedoch nicht
- Ein Voltmeter misst immer eine Differenz und braucht deshalb nie eine Erdung
Die Physik dahinter
Nur Potentialdifferenzen haben physikalische Bedeutung, denn nur eine Differenz verrichtet Arbeit an einer Ladung: W = qV_AB. Einem gewählten Knoten die Null zuzuweisen ist eine freie Entscheidung, und die Erdung ist schlicht die übliche Art, diese Entscheidung sichtbar zu machen. Die Referenz zu verschieben addiert zu jedem Knotenpotential dieselbe Konstante, sodass jede Differenz V_AB = V_A − V_B unangetastet bleibt. Ohne jede Referenz haben die einzelnen Potentiale keinen bestimmten Wert, während die Differenzen zwischen ihnen genauso messbar bleiben wie zuvor.