Elektrische Spannung

Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist.

Formelzeichen:
Einheit:

U
ein Volt (1 V)

Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist.

Formelzeichen:
Einheit:

U
ein Volt (1 V)

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

1 MV
1 kV

= 1 000 kV = 1 000 000 V
= 1 000 V

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

1 V	= 1 000 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.

Spannung bei Hirnstrommessungen	0,010 mV - 0,1 mV
Antenne bei Rundfunkempfang	0,1 mV
Aktionspotenzial von Zellen	70 mV
Spannung beim Herz des Menschen	60 mV - 80 mV
Monozelle, Taschenrechner, elektronische Thermometer	1,5 V
Fahrraddynamo	6 V
Rechner, elektronisches Notizbuch	6 V (0,05 W)
Batterie PKW	12 V
maximale Spannung bei Schülerexperimenten	25 V
Energieversorgung Zugwaggon (Reisezugwagen)	30 V
Spannung im Haushalt	230 V
Straßenbahn	500 V
Berliner S-Bahn	750 V Gleichspannung
Zitteraal	bis 800 V
E-Lok	15 kV
Generator im Kraftwerk	15 kV
Spannung Zündspule PKW	bis 24 000V
Hochspannung Fernsehgerät	25 kV
Überlandleitung	15 kV-380 kV
Spannung zwischen Wolken und Erde bei Gewitter	bis 1 000 kV

Messen der elektrischen Spannung

Die elektrische Spannung wird mit Spannungsmessern, auch Voltmeter genannt, gemessen. Häufig werden auch Vielfachmessgeräte 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:

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

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

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

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

Elektrische Spannung in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen

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

$\begin{array}{l} U = U_{1} + U_{2} \\ U Gesamtspannung \\ U_{1}, U_{2} Teilspannungen \end{array}$

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

$\begin{array}{l} U = U_{1} = U_{2} \\ U Gesamtspannung \\ U_{1}, U_{2} Teilspannungen \end{array}$

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:

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