Wechselspannung

Einführung

Bisher haben wurden nur Spannungsquellen betrachtet, welche eine sogenannte Gleichspannung (kurz: DC) erzeugen. Dabei ist der Spannungswert, welcher eingestellt wurde, immer derselbe egal zu welcher Zeit die Spannung betrachtet wird.
Neben der Gleichspannung gibt es noch die sogenannte Wechselspannung (kurz: AC). Namensgebend wechselt diese ständig die Größe und Polarität. Schaut man also zu unterschiedlichen Zeiten den Wert der Wechselspannung an, ist dieser nicht immer derselbe.

Stromstärke Parallelschaltung

Um sich das Thema besser vorstellen zu können, hilft folgendes Beispiel:
Gegeben ist unten gezeigte Schaltung. Hierbei wird immer wieder zu einer bestimmten Zeit (z.B. jede Sekunde) die Spannungsquelle ausgebaut, umgedreht und wieder eingebaut (also umgepolt).
Misst man über die Zeit die Spannung entsteht folgende Kennlinie.

Es handelt sich dabei um eine Rechteckförmige Wechselspannung.

Definition

Eine Wechselspannung kann in verschiedenen Formen auftreten. Beispielsweise die grade gezeigte Rechteckspannung oder eine sogenannte Sinusspannung oder eine weitere Möglichkeit ist die sogenannte Dreieckspannung.
Allgemein gibt es aber bestimmte Definitionen welche eine Wechselspannung aufweisen muss um sich als eine solche bezeichnen zu dürfen.

1. Periodisch
Eine Wechselspannung muss periodisch sein. D.h. eine bestimmte Form welche sich ständig wiederholt.
-> Periode

2. Positiv & Negativ
Betrachtet man eine Periode der vorliegenden Wechselspannung, muss diese zur Hälfte im positiven und zur Hälfte im negativen liegen. Konkreter gesagt muss die Fläche im Positiven gleichgroß sein wie die Fläche im Negativen.

Sinusförmige-Wechselspannung

Am bekanntesten ist die Wechselspannung in sinusform. Im unten gezeigten Bild ist die Form dieser näher gezeigt.

Eine Sinusschwingung lässt sich mit folgender Form beschreiben:
u = û ⋅ sin(w⋅t)

Die Sinusförmige Wechselspannung ist deshalb so wichtig bzw. so elementar, da mit ihr jede andere Wechselspannungsform nachgebildet werden kann. Oder anders ausgedrückt: Jede Welchselspannungsform kann in eine Reihe von Sinusschwingungen zerlegt werden.
-> Fourier-Analyse

Parameter

Es gibt 3 bestimmte Parameter welche bekannt sein müssen um eine Wechselspannung zu beschreiben
-> Amplitude
-> Frequenz
-> Phase
Diese 3 Parameter reichen aus um eine Wechselspannung vollständig zu beschreiben und alle sonstigen Eigenschaften zu berechnen.
-> Kreisdiagramm

Vor- und Nachteile

Vergleicht man eine Wechselspannung mit der Gleichspannung lässt sich nicht so einfach sagen welche besser oder schlechter ist. Es kommt ganz auf die Anwendung an.
Der größte Vorteil der Wechselspannung liegt in der Verlustarmen Übertragung.
Durch die leichte Transformation (mithilfe Transformator) kann der Strom einer Wechselspannung minimiert werden.
Pv = I² ⋅ R
Die Gleichung zeigt das hierdurch entsprechend die Verluste minimiert werden können.

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