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Mess und Rechengrößen
im Stromkreis
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Arten der Spannungserzeugung

Werden elektrische Ladungen getrennt, so möchten sie sich wieder ausgleichen. Zwischen ihnen entsteht eine Kraftwirkung, diese wird elektrische Spannung genannt. Will man eine elektrische Spannung erzeugen, so müssen Ladungen getrennt werden.

Analogieversuch: Feder - Kraft - Federspannung.

Spannungserzeugung durch Reibung.

Versuch Ein Glas - oder Kunststoffstab wird mit Stoff gerieben.

Durch die Reibung von Isolierstoffen können elektrische Ladungen getrennt werden. Aufgrund dieser Ladungstrennung entsteht eine elektrische Spannung. Diese Art von Spannungserzeugung ist technisch oft unerwünscht.

Spannungserzeugung durch chemische Vorgänge.

Versuch Kupfer - Zink - Blech dazwischen wird ein mit Kupfersulfatlösung getränktes Papier gelegt.

Werden zwei unterschiedliche Leiter in eine leitende Flüssigkeit eingetaucht, kommt es zu einer Ladungstrennung. Zwischen den beiden Leitern tritt eine elektrische Spannung auf.
Technische Anwendung: Galvanische Elemente, Akkumulatoren.

Spannungserzeugung durch Induktion.

Versuch Spannungserzeugung mittels Magnet und Leiterschleife.

Die Ladungstrennung erfolgt durch bewegte Spulen in einem ruhenden Magnetfeld oder durch bewegte Magnete in einer ruhenden Spule.
Technische Anwendung: Generatoren in Kraftwerken, Fahrraddynamo und Autolichtmaschine.

Spannungserzeugung durch Wärme.

Versuch Thermoelement

Werden zwei unterschiedliche Metalle (z.B. Kupfer - Konstantan) an einem Ende miteinander verbunden und an der Kontaktstelle erwärmt, so wird eine elektrische Spannung erzeugt, die mit steigender Temperatur zunimmt.
Technische Anwendung: Thermoelemente, z.B. als Thermofühler bei der Temperaturmessung.

Spannungserzeugung durch Licht.

Versuch Solarmotor

In bestimmten Materialien (Germanium, Silizium) kommt es bei Lichteinwirkung zur elektrischen Ladungstrennung.
Technische Anwendung: Fotoelemente, Solarzellen.

Spannungserzeugung durch Druck.

Versuch Feuerzeug

Bei Druck- oder Zugänderung entsteht zwischen den Oberflächen bestimmter Kristalle (z.B. Quarz) eine elektrische Ladungstrennung (Piezo- Elektrizität).
Technische Anwendung: Zündmechanismus beim Feuerzeug, Kristallmikrofon, zur Erzeugung von Schwingungen in Quarzuhren.

Spannungsmessung

Werden elektrische Ladungen getrennt, so entsteht zwischen ihnen eine elektrische Spannung. Diese elektrische Spannung kann mit einem Messgerät gemessen werden.

Versuch Spannungsmessung an verschiedenen Spannungsquellen.

 
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Durch Reihenschaltung mehrerer Batteriezellen wird die elektrische Spannung erhöht.
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Alle Geräte oder Apparaturen, die elektrische Spannung liefern, nennen wir elektrische Spannungsquellen.
Die Maßeinheit der elektrischen Spannung ist das Volt (Volta).
Das physikalische Formelzeichen für die Spannung ist U.
Man schreibt also: U = 12 V.

 
Spannungen in der Technik
Kohle - Zink - Element 1,5 V
Bleiakkuzelle 2,0 V
Autobatterie 12 V
Lichtnetz 230 V
Elektrische Eisenbahn 15.000 V
Hochspannungsleitungen 3000 V - 400.000 V
Blitz 1.000.000 V
Elektronikschaltkreise mV - µV

Zusammenfassung Elektrische Spannung ist das Ausgleichsbestreben von unter Energieaufwand getrennten elektrischen Ladungen unterschiedlichen Vorzeichens.
Formelzeichen U
Einheit V
Ladungstrennung erfolgt durch:
Reibung, chemische Vorgänge, Induktion, Wärme, Licht und Druck.