Die elektrische Spannung


Um die Ladungsträger durch ein beliebiges Leiterstück des Stromkreises zu bewegen, ist eine Energie erforderlich, die ein Teil der ihnen von der Spannungsquelle mitgeteilten Antriebsenergie ist. Beim Durchlaufen jedes einzelnen Leiterstückes verlieren somit die Ladungsträger einen Teil ihrer Antriebsenergie. Dem Verlust an Antriebsenergie entspricht ein Abfall der Urspannung längs des Leiterkreises. Den an einem Leiter- stück des Stromkreises wirksamen Teil der Urspannung nennt man Spannung (Formelzeichen U).

Ein Teil der Urspannung fällt schon innerhalb der Spannungsquelle ab, da sie selbst ein Teil des Stromkreises ist. Der an den Polen der Spannungs- quelle noch wirksame Teil der Urspannung heißt Klemmenspannung. Die Spannung, die zum normalen Betrieb eines elektrischen Geräts erforderlich ist, nennt man die Betriebs- oder Nennspannung.

Elektrische Urspannungen kann man erzeugen

  1. durch die innige Berührung zweier verschiedenartiger Stoffe (Reibungs- oder Kontaktelektrizität)
  2. durch chemische Vorgänge in den galvanischen Elementen (galvanische Elektrizität)
  3. durch Bewegen eines Leiters in einem Magnetfeld


Maßeinheit der Spannung


Die Maßeinheit der elektrischen Spannung ist das Volt) (Kurzzeichen V).

1 V wurde nach internationaler Vereinbarung so festgelegt, daß die praktisch als konstant anzusehende Spannung eines Normalelements (Weston-Element) bei 20 ℃ 1,0183 V beträgt. Das Weston-Normalelement ist eine spezielle galvanische Zelle. Sie wurde ab 1911 zur Eichung der elektrischen Spannung benutzt.

Seit 1990 wird die Referenz der elektrischen Spannung für die praktische Messung nicht mehr durch elektrochemische Normalelemente gebildet. Sie wird festgelegt durch den quantenmechanischen Josephson-Effekt, wovon sich die Größe der elektrischen Spannung durch eine wesentlich genauere Frequenzmessung ableiten lässt.

Vom Volt abgeleitete Einheiten sind:

  • 1 mV (Millivolt) = 0,001 V = 10-3 V
  • 1 µV (Mikrovolt) =0,001 mV = 10-6 V
  • 1 kV (Kilovolt) =1000 V = 103 V
  • 1 MV (Megavolt) =1000000 V = 106 V

Die Messgeräte zum Messen der Spannung heißen Spannungsmesser oder Voltmeter. Der Spannungsmesser ist dem Stromkreis oder dem Teil des Stromkreises parallelzuschalten, an dessen Enden die Spannung gemessen werden soll.