Elektrische Spannung

Welche Spannung ein einzelner Pol besitzt, lässt sich niemals beantworten (F15). Das wäre etwa so, wie wenn du fragst „Wie hoch ist die Spitze des Stephansdoms?„. Von wo aus gemessen? Sie liegt 137 m über dem Stephansplatz. Wenn du sie aber wie eine Bergspitze über dem Meeresspiegel angibst (F16), dann würde sie bei 308 m Höhe liegen. Und vom Erdmittelpunkt gemessen wäre sie sogar rund 6370 km hoch! Der springende Punkt ist der: Wie hoch ein bestimmter Punkt liegt, ist reine Definitionssache und hängt von der Wahl des Nullpunktes ab. Egal, wo du diesen Nullpunkt legst, der Unterschied zwischen Basis und Spitze des Doms beträgt aber immer 137 m (Abb. 23.17). Bei einer Batterie ist es genauso. Egal, welche Spannung du den Polen zuordnest, die Differenz beträgt immer 1,5 V.

Der Unterschied zwischen Basis und Spitze beträgt immer 137 m.

Die Spannung zwischen den Polen beträgt immer 1,5 V.

Um aus einem Wasserstoffatom das Elektron abzulösen (Abb.), braucht man eine Energie von $2,2\cdot 10^{-18}$J. Erstens kann man sich darunter wirklich nichts vorstellen und zweitens ist die Zahl sehr unhandlich.

a) Das Elektron des Wasserstoffs befindet sich als „Wolke“ um das Proton, b) Das Elektron wird vom Atomkern abgelöst. Dazu braucht man 13,6 eV.

Um sehr kleine Energien angeben zu können, wie sie in der Quantenmechanik oft vorkommen, hat man daher die Einheit Elektronvolt (eV) geschaffen. Darunter versteht man die potenzielle Energie eines einzigen Elektrons, wenn dieses im Spannungsfeld von 1 V verschoben wird /*(wie in Tab. 23.4 rechts)*/. Seine Energie beträgt dann $E_p = 1,6 \cdot 10^{-19} C \cdot 1V = 1,6 \cdot 10^{19} J = 1 eV$.

Um aus einem Wasserstoffatom das Elektron abzulösen, braucht man eine Energie von 13,6 eV. Man kann sich zwar noch immer nichts drunter vorstellen, aber die Einheit ist jetzt viel handlicher.