Elektrische Spannung

Vielfache der Einheit 1 V sind ein Kilovolt (1 kV) und ein Megavolt
(1 MV):

Teil der Einheit 1 V ist ein Millivolt (1 mV):

Benannt ist die Einheit der elektrischen Spannung nach dem italienischen Naturforscher ALESSANDRO VOLTA (1745 - 1827).
In der nachfolgenden Übersicht sind einige Spannungen in Natur und Technik angegeben.

Messen der elektrischen Spannung

Die elektrische Spannung wird mit Spannungsmessern, auch Voltmeter genannt, gemessen. Häufig werden auch Vielfachmessgeräte (Bild 2) genutzt, die man als Spannungsmesser schalten kann. Spannungsmesser werden immer parallel zu dem Gerät geschaltet, an dem die elektrische Spannung gemessen werden soll.
Beim Messen der elektrischen Spannung mit einem Vielfachmessgerät sollte man folgendermaßen vorgehen:

1. Stelle am Messgerät die Spannungsart (Gleichspannung oder Wechselspannung) ein, die im Stromkreis vorliegt.
2. Stelle am Messgerät den größten Messbereich für die Spannung ein.
3. Schalte das Messgerät parallel zum elektrischen Gerät in den Stromkreis ein! Achte bei Gleichspannung darauf, das der Minuspol der elektrischen Quelle mit dem Minuspol des Messgerätes und der Pluspol der Quelle mit dem Pluspol des Messgerätes verbunden werden.
4. Schalte des Messbereich soweit herunter, dass möglichst im letzten Drittel der Skala abgelesen werden kann! Das verringert den Messfehler.
5. Lies die Spannung ab! Beachte dabei, dass der eingestellte Messbereich den Höchstwert der Skala angibt!

Berechnen der elektrischen Spannung

Die elektrische Spannung kann berechnet werden mit der Gleichung:

$\begin{array}{l}U=\frac{W}{Q}\\ W\text{Arbeit zum Verschieben der Ladung}\\ Q\text{elektrische Ladung}\end{array}$

Die elektrische Spannung kann auch mithilfe des ohmsches Gesetzes berechnet werden:

$\begin{array}{l}U=I\cdot R\\ I\text{elektrische Stromstärke}\\ R\text{elektrischer Widerstand}\end{array}$

Elektrische Spannung in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen

In einem unverzweigten Stromkreis ist die Summe der Teilspannungen gleich der Gesamtspannung. Es gilt:

$\begin{array}{l}U=U_1+U_2+\mathrm{...}+U_{\text{n}}\\ U\text{Gesamtspannung}\\ U_1,U_2\text{,}\mathrm{...,}{U}_{\text{n}}\text{Teilspannungen}\end{array}$

In einem verzweigten Stromkreis ist die Gesamtspannnung genau so groß wie die Teilspannungen. Es gilt:

$\begin{array}{l}U=U_1=U_2=\mathrm{...}=U_{\text{n}}\\ U\text{Gesamtspannung}\\ U_1,U_2\text{,}\mathrm{...,}{U}_{\text{n}}\text{Teilspannungen}\end{array}$

Elektrische Spannung im Wechselstromkreis

In einem Wechselstromkreis verändert sich der Wert der Spannung ständig. In vielen Fällen, auch in unserem Stromnetz, ist der Verlauf sinusförmig. Von Spannungsmessern im Wechselstromkreis wird der Effektivwert U angezeigt. Das ist der Wert, den eine Gleichspannung mit der gleichen Wirkung haben würde.
Es gilt:

$\begin{array}{l}U=\frac{U_{\text{max}}}{\sqrt{2}}\approx \mathrm{0,7}\cdot U_{\text{max}}\\ U_{\text{max}}\text{Maximalwert der Spannung}\\ U\text{Effektivwert der spannung}\end{array}$

Bei einem Effektivwert der Netzwechselspannung von 230 V beträgt der Maximalwert der Spannung 325 V.