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Spannung

Die elektrische Spannung entsteht durch Ladungsunterschiede. Zur einfacheren Vorstellung kann ein Vergleich herangezogen werden. Man stelle sich zwei Gefäße vor, die unterschiedlich hoch mit Wasser gefüllt und im unteren Teil verbunden sind. Die Wassersäulen in diesen kommunizierenden Gefäßen werden bald die gleiche Höhe erreichen, sodass der Unterschied ausgeglichen wird. Ähnlich verhält es sich mit der elektrischen Spannung, bei der die Ladungsdifferenzen ausgeglichen werden.

 

Spannung

Die elektrische Spannung entsteht durch Ladungsunterschiede.

Die Einheit der Spannung ist ein Volt (1V) und bedeutet, dass ein geladenes Teilchen ein Joule (1J) Arbeit verrichten muss, um vom einen Pol zum anderen zu kommen, oder ein Joule Energie frei wird, wenn es sich in die Gegenrichtung bewegt. Eine Spannungsquelle mit 5 Volt bedeutet also, dass bei der Bewegung eines einfach negativ geladenen Teilchens zum positiven Pol des Stromkreises eine Energie von 5 Joule frei wird.

Der elektrische Strom

Durch die elektrische Spannung wird auch der elektrische Strom verursacht. Strom bezeichnet die Bewegung geladener Teilchen, in der Praxis sind dies meistens Elektronen, es können aber auch Protonen (selten) oder Ionen sein. Durch den elektrischen Strom soll die Ladungsdifferenz ausgeglichen werden.

Die Einheit des elektrischen Stroms ist ein Ampere (1A), das angibt, dass in einer Sekunde ein Coulomb (ungefähr 6 Trillionen) Ladungsträger durch den Leiterquerschnitt befördert wird. Ein Strom von 5 Ampere besteht dann, wenn sich jede Sekunde 5 Coulomb Elektronen an einem fiktiven, unbewegten Beobachter, der den Leiter beobachtet, vorbeibewegen.

Stromkreise und Spannungsquellen

In der praktischen Elektrizität wird Spannung über Spannungsquellen in Stromkreisen verwendet. Häufige Spannungsquellen sind beispielsweise die Batterie, der Akkumulator oder, im Falle von Steckdosen, quasi das Kraftwerk selbst.

Durch die Spannungsquellen wird in einem Stromkreis ein Strom verursacht, der verwendet wird um verschiedene elektrische Geräte zu betreiben. Als beispielhafter “Verbraucher” (Anmerkung: Energie kann niemals verbraucht, sondern nur umgewandelt werden, zum Beispiel elektrische Energie in Wärmeenergie.) wird häufig eine einfache Glühlampe herangezogen. Sie wirkt im Stromkreis als Ohmscher Widerstand, an dem ein Spannungsabfall festgestellt werden kann. An der Lampe wird elektrische Energie durch die Teilchenbewegung in andere Energieformen, im Fall der Glühlampe in Licht (elektromagnetische Strahlung) und Wärmeenergie, umgewandelt.

Die elektrische Spannung ist also die Grundlage für die Elektrizität und damit sehr wichtig für den modernen Alltag.