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- Physik
- 4 Elektrizitätslehre
- 4.2 Der Gleichstromkreis
- 4.2.2 Die elektrische Spannung
- Elektrische Spannung
Elektrische Spannung
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 |
Messung der Spannung
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:
Die elektrische Spannung kann auch mithilfe des ohmschen Gesetzes berechnet werden:
Messgeräte für die Spannung
Elektrische Spannung in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen
In einem unverzweigten Stromkreis ist die Summe der Teilspannungen gleich der Gesamtspannung. Es gilt:
Spannungen im unverzweigten Stromkreis
In einem verzweigten Stromkreis ist die Gesamtspannnung genau so groß wie die Teilspannungen. Es gilt:
Spannungen im verzweigten Stromkreis
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:
Bei einem Effektivwert der Netzwechselspannung von 230 V beträgt der Maximalwert der Spannung 325 V.
Spannung im Wechselsstromkreis
Vielfachmessgerät elektrische Spannung Volt Effektivwert Voltmeter unverzweigter Stromkreis verzweigter Stromkreis Wechselstromkreis
Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.
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