Elektrische Spannung

Bedeutung (Warum?)

Die elektrische Spannung \(U\) ist der „Antrieb“ für die Ladungen. Sie gibt an, wie viel elektrische Energie \(W_{el}\) je Ladung \(Q\) umgesetzt wird:

\( U=\dfrac{W_{el}}{Q} \)

Nutzen (Wozu?)

Ohne Spannung fließt kein Strom – sie treibt die Ladungen durch den Stromkreis. Gemessen wird sie mit dem Voltmeter (parallel geschaltet), die Einheit ist das Volt \(\text{V}\). Thema u. a. in Physik der Realschule, Jahrgangsstufe 9.

Funktionsweise (Wie?)

Man kann sich die Spannung wie den Höhenunterschied vorstellen, der Wasser fließen lässt: je größer die Spannung, desto stärker der „Antrieb“. Die Formel lässt sich umstellen:

\( U=\dfrac{W_{el}}{Q}\qquad W_{el}=U\cdot Q\qquad Q=\dfrac{W_{el}}{U} \)

Praxisbeispiel (Wo?)

Werden für \(Q=2\,\text{C}\) an einem Bauteil \(W_{el}=18\,\text{J}\) umgesetzt, so beträgt die Spannung:

\( U=\dfrac{18\,\text{J}}{2\,\text{C}}=9\,\text{V} \)

Das entspricht etwa einer Blockbatterie; eine Steckdose liefert dagegen \(230\,\text{V}\).

Merksatz

Spannung = umgesetzte Energie je Ladung, \(U=\tfrac{W_{el}}{Q}\), Einheit Volt. Die Spannung ist der Antrieb der Ladungen.