Elektrische Spannung U

Die elektrische Spannung U gibt den Unterschied der Ladungen zwischen zwei Polen an. Spannungsquellen besitzen immer zwei Pole, mit unterschiedlichen Ladungen. Auf der einen Seite ist der Pluspol mit einem Mangel an Elektronen. Auf der anderen Seite ist der Minuspol mit einem Überschuss an Elektronen. Diesen Unterschied der Elektronenmenge nennt man elektrische Spannung. Entsteht eine Verbindung zwischen den Polen, kommt es zu einer Entladung. Bei diesem Vorgang fließt ein elektrischer Strom.

Über die elektrische Spannung können folgende Aussagen gemacht werden:

• Die elektrische Spannung ist der Druck oder die Kraft auf freie Elektronen.
• Die elektrische Spannung ist die Ursache des elektrischen Stroms.
• Die elektrische Spannung (Druck) entsteht durch den Ladungsunterschied zweier Punkte oder Pole.

Der Begriff der Spannung findet in einer Schaltung in verschiedenen Formen Anwendung. Bei den Spannungserzeugern (Spannungsquelle oder Netzspannung) in Form eines Generators oder Netzgeräts, welche die Spannung U_ges oder U_Bat bereitstellen. Man nennt diese Spannung auch Quellenspannung U_q oder Urspannung. Diese Spannung teilt sich an den Verbrauchern im Stromkreis auf (Reihenschaltung). Die Teilspannungen werden als Spannungsabfall bezeichnet, die aber nichts mit Müll oder Dreck zu tun haben. Man meint damit das Abfallen (Reduzieren) der Quellenspannung am Verbraucher.

Formelzeichen

Das Formelzeichen der elektrischen Spannung ist das große U. In der englischsprachigen Literatur wird für die elektrische Spannung (voltage) das Formelzeichen V benutzt. So findet man in der Schaltungstechnik häufig Spannungsbezeichnungen, wie V_OUT (Ausgangsspannung), V_BAT (Batteriespannung) und andere. Sowohl das Formelzeichen als auch die Einheit sind beides V.
Wie es zum deutschen Formelzeichen U gekommen ist, ist weitgehendst unbekannt. Es gibt allerdings viele verschiedene Erklärungen dazu.

Maßeinheit

Die gesetzliche Grundeinheit der elektrischen Spannung ist 1 Volt (V). Normalerweise liegen die Spannungswerte in der Elektronik zwischen einigen Millivolt und mehreren hundert Volt. In der Hochspannungstechnik wird mit mehreren Kilovolt (kV) bis mehrere Megavolt (MV) gearbeitet.

Megavolt	1 MV	1 000 000 V	106 V
Kilovolt	1 kV	1 000 V	103 V
Volt	1 V	1 V	100 V
Millivolt	1 mV	0,001 V	10-3 V
Mikrovolt	1 µV	0,000 001 V	10-6 V

Formeln zur Berechnung

Potential und Spannungsrichtung

Das Potential phi eines Punktes ist gleich der Spannung dieses Punkts gegenüber dem Bezugspunkt 0 V. Der Bezugspunkt wird auch als Masse bezeichnet. Die Angabe oder Messung eines Potentials bezieht sich immer auf den Bezugspunkt.
Bei der Messung eines positiven Werts, ist das Potential positiver als der Bezugspunkt. Das Vorzeichen ist Plus. Bei der Messung eines negativen Werts, ist das Potential negativer als der Bezugspunkt. Das Vorzeichen ist Minus.
Die Spannung hat eine bestimmte Wirkrichtung.
In einer Schaltung wird diese Richtung durch einen Pfeil angezeigt. Grundsätzlich zeigt der Spannungspfeil von Plus nach Minus oder von einen höheren Spannungswert (Potential) zum niedrigeren Spannungswert (Potential).
In einer Schaltung wird der Spannungspfeil einer Spannungsquelle vom Plus- zum Minuspol gerichtet. Der Spannungspfeil eines Spannungsabfalls (Teilspannung) an einem Verbraucher (z. B. Widerstand) zeigt in Richtung der technischen Stromrichtung, weil der Strom immer vom höheren Potential zum niedrigeren Potential fließt.

Messen der elektrischen Spannung

Ein Spannungsmessgerät wird immer parallel zum Verbraucher, Bauelement oder zur Spannungsquelle angeschlossen. Bei der Messung an der Spannungsquelle wird der momentane Spannungswert gemessen. Am Verbraucher wird der Spannungsabfall an diesem einen Bauelement gemessen. Das ist die Teilspannung von der Gesamtspannung der Spannungsquelle.
Um die zu messende Schaltung nicht zu beeinflussen, sollte der Innenwiderstand des Spannungsmessgeräts möglichst hochohmig sein.
Beim Messen mit dem Spannungsmessgerät sind die folgenden Hinweise zu beachten: Die Spannungsart, also Wechsel- oder Gleichspannung (AC/DC) müssen eingestellt werden. Bei Gleichspannungen ist auf die Polarität zu achten, sofern es sich um kein Digitalmultimeter handelt. Der Messbereich sollte anfangs größer gewählt werden, damit das analoge Messgerät nicht zur Zeigerwickelmaschine wird.

Weitere verwandte Themen:

• Spannungsquelle
• Elektrische Ladung
• Elektrischer Strom I
• Elektrischer Widerstand R
• Spannungsarten und Stromarten
• Wechselstrom und Wechselspannung

Bookmark

Findest Du Elektronik-Kompendium.de gut? Hat Dir diese Webseite auch schon weitergeholfen?
Willst Du uns dabei unterstützen noch bekannter und besser zu werden?
Erfahre mehr über die Möglichkeiten. Jeder kann etwas tun!

elo-formel, das unverzichtbare Elektronik-Tool! Schaltungsentwürfe und Entwicklungen berechnen und dimensionieren elektronische Aufgabenstellungen und typische Berechnungsprobleme bearbeiten unbekannten Größen auf Knopfdruck berechnen lassen Mehr Informationen und Bestellung