Elektrische Spannung U

Aussagen über die elektrische Spannung

• 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.

Elektrische Spannung an Spannungsquellen bzw. Leistungserzeugern

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. Die elektrische Spannung U gibt an, wie viel Energie notwendig ist, um diesen Unterschied der Elektronenmenge zu erreichen. Entsteht eine Verbindung zwischen den Polen, kommt es zu einer Entladung. Bei diesem Vorgang fließt ein elektrischer Strom.

Elektrische Spannung in elektronischen Schaltungen

Die Spannung wird in einer Schaltung mit einem Pfeil dargestellt. Der Pfeil mit einem „U“ für die elektrische Spannung gekennzeichnet und zusätzlich mit einem Index zur Unterscheidung unterschiedlicher Spannung versehen. Die Pfeilrichtung entspricht in der Regel der technischen Stromrichtung. Also vom positiven zum negativen Pol.

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 U₁ und U₂ werden als Spannungsfall oder Spannungsabfall bezeichnet, die aber nichts mit Müll oder Dreck zu tun haben. Man meint damit das Abfallen (Reduzieren) der Quellenspannung durch oder an einem Verbraucher (z. B. Widerstand).

Maßeinheit

...
1.000.000 V = 1 MV (Megavolt)
100.000 V = 100 kV (Kilovolt)
10.000 V = 10 kV (Kilovolt)
1.000 V = 1 kV (Kilovolt)
100 V (Volt)
10 V (Volt)
1 V (Volt)
0,1 V = 100 mV (Millivolt)
0,01 V = 10 mV (Millivolt)
0,001 V = 1 mV (Millivolt)
0,0001 V = 100 µV (Mikrovolt)
...

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 Kilovolt (kV) und Megavolt (MV) gearbeitet.

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.
Davon abweichend gibt es verschiedene Schreibweisen in Groß- und Kleinschreibung mit zusätzlichen Kennzeichen, die eine bestimmte Bedeutung haben. Während für Gleichspannungsgrößen generell das große "U" als Formelzeichen verwendet wird, wird für Wechselspannungsgrößen oft auch das kleine "u" als Formelzeichen verwendet. Eine Zahl oder ein Buchstabe als Index kennzeichnen in einer Schaltung eine bestimmte Spannung.

U : Elektrische Spannung
u : Augenblickswert einer Wechselspannung
û : Scheitelwert einer Wechselspannung
V_CC : Betriebsspannung einer Schaltung
U_GES : Gesamtspannung einer Schaltung
U_R1 : Spannung am Widerstand R1
...

Wie es zum deutschen Formelzeichen U gekommen ist, ist unbekannt. Es gibt allerdings viele verschiedene Erklärungen dazu. Eine Erklärung besagt, dass das deutsche Formelzeichen U vom Lateinischen "urgere" (drängen, treiben, drücken) abgeleitet ist.

Spannungsarten

Im Zusammenhang mit der Einheit V (Volt) kommen häufig die Kürzel "AC" und "DC" vor.

• Die Abkürzung "AC" steht für "alternating current" (Englisch) und bedeutet auf Deutsch "wechselnder Strom".
• Die Abkürzung "DC" steht für "direct current" (Englisch) und bedeutet auf Deutsch "Gleichstrom".

Warum kennzeichnet man eine Spannung mit einem Strom? Wechselspannung deutet immer daraufhin, dass wir es mit Wechselstrom zu tun haben. Desweiteren tritt Strom immer mit Spannung zusammen auf. Wenn irgendwo Strom fließt, dann liegt da auch eine Spannung an.

Formeln zur Berechnung

Was ist ein Potential?

Ein Potential bezieht sich auf die elektrische Spannung eines Punktes im Vergleich zu einem Bezugspunkt, der oft als Masse oder Ground (GND) bezeichnet wird.

• Was ist ein Potential?
• Masse, Erde und Ground

Messen der elektrischen Spannung

• Die Messung erfolgt in der Regel mit einem digitalen Vielfachmessgerät (Multimeter).
• Das Spannungsmessgerät wird immer parallel zur Spannungsquelle oder zum Bauelement angeschlossen.
• Im Gegensatz zum Strom kann man das Spannungsmessgerät im laufenden Betrieb an- und abklemmen.

• Spannungsmessung
• Spannungsprüfer

Spannungserzeugung

Übersicht: Spannung in der Elektronik

• Spannungsquelle
• Spannungsarten und Stromarten
• Wechselstrom und Wechselspannung
• Effektivwert (einer Spannung)

Weitere verwandte Themen:

• Elektrische Ladung
• Elektrischer Strom I
• Elektrischer Widerstand R
• Masse, Erde und Ground

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