Spannung
Einleitung
Kurzgesagt ist die Spannung das Resultat einer Ladungstrennung.
In diesem Artikel soll einfach, verständlich gemacht werden was genau Spannung ist.
Hierfür werden zunächst nochmals die physikalischen Grundlagen näher erklärt und darauf aufbauen dann die Spannung.
Falls dieser Artikel zu physikalisch und zu theoretisch ist, gibt es noch einen weiteren Artikel in welchem die Spannung vereinfachter erklärt wird.
⇨ Spannung vereinfacht erklärt
Formelzeichen
Einheit
Formel
Wassermodell
Um die Elektrotechnik einfacher zu verstehen wird oft das sogenannte Wassermodell benutzt.
Das bedeutet die Elektrotechnik verhält sich in vielen Punkten gleich wie Wasser.
Versteht man nun wie sich Wasser verhält, kann man auch verstehen wie die Elektrotechnik funktioniert.
Rückblick: Strom
Wir stellen uns zunächst einen Wasserfluss vor. Das Wasser, wie es den Fluss hinunter fließt, stellt den elektrischen Strom dar.
Dieser wurde bereits erklärt und sollte nun auch gut verstanden sein.
⇨ Strom
Spannung
Damit der Fluss fließen kann, bedarf es einem gewissen Höhenunterschied. Dieser Höhenunterschied entspricht in der Elektrotechnik der Spannung.
Doch nochmal kurz zurück:
Betrachten wir zunächst 2 verschiedene Möglichkeiten
Doch was bedeutet das jetzt genau?
In unseren Beispielen ist also der Höhenunterschied die Spannung.
Und das Wasser welches fließt die elektrische Stromstärke
Deshalb lässt sich sagen:
Bei einem großen Höhenunterschied fließt das Wasser stark.
Bei einer großen Spannung fließt eine hohe Stromstärke.
Bei einem kleinen Höhenunterschied fließt das Wasser schwach.
Bei einer kleinen Spannung fließt eine geringe Stromstärke.
Physikalisch erklärt
Zwei unterschiedliche Ladungen ziehen sich bekannterweise an.
-> Ladung
Nun gehen wir von der Gegebenheit aus das beide Ladungen zusammengezogen sind.
Um die Ladungen wieder auseinander zu ziehen wir eine Kraft benötigt. Diese ist zu beginn groß und wird dann immer kleiner.
-> Coulombsches Gesetz
Jedoch gilt: Um diese Ladungen auf eine bestimmten Abstand auseinander zu ziehen wird eine bestimmte Energiemenge benötigt.
Je weiter man die Ladungen auseinander zieht desto mehr Energie kommt hinzu.
Diese Energie wird als Spannung bezeichnet.
Je größer also die Spannung ist, desto weiter in die Ladungen auseinander gezogen.
Die unten stehende Animation zeigt nochmal genau was passiert. Die negativen Ladungen werden von den positiven angezogen. Der Abstand zwischen positiven und negativen Ladungen ist die Spannung.
[img]
Spannung wird nicht verbraucht
Eine Wichtige Tatsache bei der Spannung ist, dass diese, anders wie die Stromstärke, nicht verbracht wird. Wie bereits erklärt lässt sich die Spannung mit einem Höhenunterschied vergleichen. Ein Höhenunterschied bleibt auch bestehen und wird nicht geringer.
Ein bekanntes Beispiel ist die Steckdose.
An einer Steckdose liegen immer 230V an. Egal ob ein Gerät eingesteckt ist oder nicht.
[img Steckdose mit Spg]
Spannung messen
Wie erklärt verhält sich die Spannung ähnlich wie ein Höhenunterschied.
Das bedeutet es handelt sich um die Differenz aus zwei bestimmten Höhen.
Möchte man also die Spannung messen benötigt man immer zwei Punkte.
Das Ergebnis ist dann der Unterschied zwischen diesen beiden Punkten.
Potentialdifferenz