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| Autor |
 Wie gut leitet die Erde? |
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Eckeneckepen
Aktiv 
Dabei seit: 04.05.2017
Mitteilungen: 59
 |  Themenstart: 2017-07-25
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Heute regnet es in strömen, da hab ich gerade ein Experiment gemacht welches ich schon mein ganzes Leben lang vor mir hergeschoben habe:
2 Metallstäbe ca 40cm in die Erde gepflockt, abstand 50 cm
Als nächstes habe ich einen ungeschützten 3,7V 18650 Li-Io Akku präperiert: An beiden Polen sind je ca 20cm lange Kupferkabel angelötet. Der Akku funktioniert tadellos:
Es fließt ein extrem hoher Kurzschlußstrom denn wenn ich kurz die Kabelenden aneinander halte funkt es heftig und die Kabel beginnen blitzschnell heiß zu werden... Leerlaufspannung ca 4,16V
Als nächstes verbinde ich also den Minuspol mit Stange 1.
Dann Messung der Spannung zwischen Pluspol und der Stange 2:
Lächerliche: 1,4 Volt ....
Ich dachte die Erde sei so ein guter Leiter, wieso erhalte ich nicht nahezu die volle Spannung von 4,16 VOlt ?
Als nächstes messe ich den Ohmschen Widerstand zwischen Stange 1 und Stange 2 und erhalte Werte im kilo Ohm Bereich ?!?
Was mache ich da falsch ? Ich dachte die Elektrizitätswerke schicken Kilometerweit die Masse durch die Erde ?
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Ex_Senior
| Beitrag No.1, eingetragen 2017-07-25
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Ich bin kein Physiker, aber soweit ich weiß, funktioniert dieses nur, weil unsere Steckdosen Wechselstrom liefern und die Erde als riesiger Kondensator benutzt wird.
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DerEinfaeltige
Senior 
Dabei seit: 11.02.2015
Mitteilungen: 3262
 | Beitrag No.2, eingetragen 2017-07-25
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Der elektrische Widerstand feuchter Tonerde oder vergleichbarer Materialien liegt Wikipedia zufolge um diverse (6-9) Größenordnungen oberhalb metallischer Leiter.
[Die Antwort wurde vor Beitrag No.1 begonnen.]
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rlk
Senior 
Dabei seit: 16.03.2007
Mitteilungen: 11577
Wohnort: Wien
| Beitrag No.3, eingetragen 2017-07-25
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Hallo Eckeneckepen,
aus welchem Metall bestehen die Stäbe? Der Widerstand eines solchen Erders hängt von der Kontaktfläche mit der Erde ab, ich bin auch nicht sicher, wie feucht die Erde in 40 cm Tiefe ist.
Die Messungen des Widerstands und der Spannung passen nicht zusammen-wenn das Voltmeter einen Innenwiderstand hat, der deutlich über einigen Kiloohm liegt, solltest Du eine Spannung messen, die nicht viel unter der Leerlaufspannung des Akkumulators liegt.
Hast Du versucht, die Pole zu vertauschen?
Servus,
Roland
PS: Das Kurzschließen des Akkus solltest Du vermeiden.
[Die Antwort wurde vor Beitrag No.1 begonnen.]
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Eckeneckepen
Aktiv
Dabei seit: 04.05.2017
Mitteilungen: 59
| Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2017-07-25
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\quoteon(2017-07-25 15:41 - rlk in Beitrag No. 3)
Hallo Eckeneckepen,
aus welchem Metall bestehen die Stäbe? Der Widerstand eines solchen Erders hängt von der Kontaktfläche mit der Erde ab, ich bin auch nicht sicher, wie feucht die Erde in 40 cm Tiefe ist.
Die Messungen des Widerstands und der Spannung passen nicht zusammen-wenn das Voltmeter einen Innenwiderstand hat, der deutlich über einigen Kiloohm liegt, solltest Du eine Spannung messen, die nicht viel unter der Leerlaufspannung des Akkumulators liegt.
Hast Du versucht, die Pole zu vertauschen?
Servus,
Roland
PS: Das Kurzschließen des Akkus solltest Du vermeiden.
[Die Antwort wurde vor Beitrag No.1 begonnen.]
\quoteoff
Habe die beiden Stäbe jetzt neu eingeschlagen und zwar 20cm Abstand.
Der eine Stab ist ein blankes Kupferrohr, 1.5cm Durchmesser, 40 cm tief.
Der andere Stab ist aus Eisen, 2 cm Durchmesser. Der steckt jetzt 50 cm tief, mit Vorschlaghammer reingehauen.
Beide Stäbe stecken in der Wiese mit viel feuchtem Erdreich.
Die Pole habe ich vertauscht.
Die Spannungsanzeige vom Voltmeter welches eigentlich sehr hochohmig mißt schwankt tatsächlich zwischen 0,8V und 3,4 Volt, so als wenn ich lauter Fehlmessungen habe.
Mit der Zunge kann ich aber eine Spannung fühlen,
Ein LED Modul welches mit dem Akku bei drahtverbindung normalerweise rund 400 Lumen erzielt (sehr hell) glimmt noch gar nicht mal wenn ich die beiden Stäbe in den Stromkreis einbinde.
Vielleicht muss ich einige Stunden im Regen warten bis die Metalloberfläche der Stäbe leitende Brücken mit dem Erdreich gebildet haben oder so was ähnliches....
Oder es gibt eine kluge Erklärung von Physikern die etwas davon verstehen .
In der Schule habe ich früher gelernt, daß der Ohmsche Widerstand der Erdkugel nahezu 0 ist, wegen der quasi unendlichen Dicke.
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lula
Senior
Dabei seit: 17.12.2007
Mitteilungen: 11464
Wohnort: Sankt Augustin NRW
 | Beitrag No.5, eingetragen 2017-07-25
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Hallo
1."Ich dachte die Elektrizitätswerke schicken Kilometerweit die Masse durch die Erde "
Da hast du falsch gedacht!
2. Cu und Fe bilden ausserdem ein galvanisches Element., unter Umständen verhindert schon das die Leitung, (Gasentwicklung um die Elektrode . Wiederhole mal deinen Versuch in einer Plastik-Wanne mit Wasser, dem du etwas Erde als "Elektrolyt" zugibst
Gruß lula
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Eckeneckepen
Aktiv
Dabei seit: 04.05.2017
Mitteilungen: 59
| Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2017-07-25
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\quoteon(2017-07-25 16:28 - lula in Beitrag No. 5)
Hallo
1."Ich dachte die Elektrizitätswerke schicken Kilometerweit die Masse durch die Erde "
Da hast du falsch gedacht!
2. Cu und Fe bilden ausserdem ein galvanisches Element., unter Umständen verhindert schon das die Leitung, (Gasentwicklung um die Elektrode . Wiederhole mal deinen Versuch in einer Plastik-Wanne mit Wasser, dem du etwas Erde als "Elektrolyt" zugibst
Gruß lula
\quoteoff
Wie wird denn von den Strommasten die Masse weitergeleitet ?
Hab jetzt die Kupferstange durch eine zweite Eisenstange ersetzt und die Eisenstange abgeschmirgelt um die Oberflächenoxidation zu entfernen.
2 Experimente:
1. Strom läuft über die beiden Eisenstangen: 3,95Volt Ok
LED Modul leuchtet aber nur sehr sehr schwach, schätzungsweise 3%-10% der normalen Helligkeit bei direkten Akkuanschluß.
2. Experiment ohne Eisenmasten:
Pluspol des Akkus in die Nasse Erde gesteckt (ca 2cm tief, an den Akkupolen sind 2 Kabel angelötet)
Minuspol am LED Modul befestigt und die PLUS-Feder vom LED Modul in ca 40cm Entfernung in die Erde gesteckt: Gleiche Helligkeit wie bei den beiden Eisenstangen. Es Leuchtet gleich hell.
Die große Tiefe also gar nicht nötig ?
Also: Die Spannung wird ordnugnsgemäss übertragen, aber die Stromstärke lässt noch zu wünschen Übrig.
Mein Voltmeter hat insgesamt 2 Meter lange Strippen, selbst in der für mich größtmöglich erzielbaren Armspanne messe ich noch 3,96 Volt.
Das Modul zieht direkt aus dem Akku 1 Ampere heraus.
Durch das Erdreich , ob über die Stangen oder nicht, kommen aber nur wenige dutzend Milliampere.
Immerhin schon etwas.
Mal sehen was passiert wenn es trocken ist ......
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hyperG
Senior
Dabei seit: 03.02.2017
Mitteilungen: 1999
 | Beitrag No.7, eingetragen 2017-07-25
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Du haust ja mächtig viel durcheinander.
Widerstand wird in Ohm gemessen und je nach dem Strom {Hochfrequenz lasse ich mal weg, das wird zu kompliziert}, ergibt sich ein Spannungsabfall.
Materialien haben einen
spezifischen Widerstand der je nach den Randbedingungen (Oberfläche; Homogenität; Länge,...) den Widerstand ergibt. Kleiner Draht in Wüstensand ergibt dann Wete im Mega-Ohm-Bereich.
Große Kupferplatten in 100 m Tiefe können mehrere 100 m in Ohm Bereich heruntergehen...
Lese auch https://de.wikipedia.org/wiki/Erdung
und
https://de.wikipedia.org/wiki/Erdungswiderstand
zu "Elektrizitätswerke schicken Kilometerweit die Masse durch die Erde"
Nein. Normale Elektrizitätswerke übertragen die Hauptleistung über die 3 Phasen und nur kleine Ausgleichsströme (je nach Schieflast, Stern- oder Dreiecksschaltung...; Frequenz,...) fließen durch die Erde.
Wo die Erde als 2. Leiter aktiv genutzt wird sind extrem seltene monopolare HGÜ.
Haben auch ihre Nachteile -> lese dort, ab wann Vorteil...
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