Spannungsgradient

Was bedeutet Spannungsgradient?

Ein Spannungsgradient ist ein Unterschied im elektrischen Potential über eine Entfernung oder einen Raum. Mathematisch kann der Spannungsgradient (F) in einer Dimension zwischen den Punkten A und B als Differenz des Potentials (p) an A und B geteilt durch die Länge zwischen den Punkten x zwischen A und B beschrieben werden:

F = (pB – pA) / (xB – xA) = ?p/?x

Die Mathematik kann in Abhängigkeit von der Art des zu bewertenden Spannungsgradienten auf zwei oder drei Dimensionen erweitert werden.

Spannungsgradienten sind wichtig für Korrosionsschutz-Vermessungstechniken, wie z. B. Gleichstrom-Spannungsgradient (DCVG).

Faust erklärt den Spannungsverlauf

Im Kern entstehen Spannungsgradienten aus dem elektrischen Potential eines Materials. Das elektrische Potential ist eine Eigenschaft, die vom Abstand zwischen den beiden vorliegenden Teilchen abhängt. Beispielsweise wird das Potential (V) einer Punktladung beschrieben als:

V = Q / (4? * ?0 * r),

wobei ?0 die Permittivität eines Vakuums ist, Q die Ladung ist und r der Abstand ist

Mit zunehmender Entfernung sinkt das Potential. Als solches manifestiert sich ein Spannungsgradient über eine Entfernung. In realistischeren Szenarien dämpfen Zwischenmaterialien wie Isolatoren den Spannungsgradienten oder verändern ihn anderweitig.

Im Zusammenhang mit Korrosion sind Spannungsgradienten nützlich, um den Korrosionsschutz in getauchten Rohren zu überwachen. Da unterirdisch verlegte Rohre mit der Zeit korrodieren, werden sie in der Regel mit kathodischem Korrosionsschutz oder Korrosionsschutzbeschichtungen geschützt. Wenn diese Schutzmethoden im Laufe der Zeit an bestimmten Stellen versagen, ändert sich das elektrische Potential an diesen Stellen aufgrund der Änderung der Exposition des darunter liegenden Metalls. Diese Änderungen können aus der Ferne erkannt werden, indem der Spannungsgradient über dem Rohr überwacht wird, wie bei der DCVG-Vermessung. Die Erkennung von Spannungsgradienten führt zur Identifizierung von Rohrleitungsbereichen, die anfällig für Korrosionsschäden sind, und verhindert potenziell kostspielige Schäden, die in der Zukunft auftreten könnten.

Synonyme

Potenzialgradient