Spannung

Rückblick
Um die Verhältnisse in einem Stromkreis zu charakterisieren, kennst du bisher die Größe "elektrische Stromstärke I". Verwendet man stets die gleiche elektrische Quelle, so hängt die Stromstärke in dem aus einem Strommesser und einer Drahtspule bestehenden Testkreis davon ab, wie viel Draht in dem Kreis verwendet wird:

Spannungsbegriff
Verwendet man dagegen stets den gleichen Teststromkreis und schließt diesen an verschiedene elektrischen Quellen an, so wird man i.a. feststellen, dass die Stromstärke im Kreis davon abhängig ist, wie "stark" die Quelle ist.

Zur Charakterisierung der "Stärke" der Quelle führt man die Größe "elektrische Spannung U" ein. Die Spannung kennzeichnet die Fähigkeit der Quelle, in einem angeschlossenen äußeren Stromkreis einen Strom aufrechtzuerhalten, sie ist also die Ursache für den Strom.

 

Durch Vergleich mit einem geeigneten Wassermodell des Stromkreises kann man sich die Bedeutung der Spannung besser klarmachen:
Die Pumpe fördert Wasser vom unteren in das obere Becken. Je größer der Höhenunterschied Dh ist, desto größer ist der Wasserstrom.
Übersetzt auf den Stromkreis heißt dies: Je größer die Spannung der Quelle ist, desto größer ist der Strom. Man könnte - nahegelegt durch das skizzierte Modell - die Spannung auch als "elektrischen Höhenunterschied" bezeichnen.

Der Höhenunterschied der Wasserniveaus in dem Modell besteht übrigens auch dann, wenn noch kein Wasser durch die Turbine fließt. Analog besteht die Spannung an einer elektrischen Quelle auch dann, wenn noch kein elektrischer Strom fließt.
 

 

Zur Festlegung der physikalischen Größe Spannung (U) muss in erster Linie die Einheit festgelegt werden:

Einheit der Spannung: 1V
Die Einheit der Spannung ist das Volt.
Eine speziell aufgebaute Batterie (Normalelement) hat genau die Spannung 1V.

Will man in Kurzschreibweise ausdrücken, dass die Einheit der physikalischen Größe U das Volt ist, so kann man schreiben:

[U] = 1V

Ober- und Untereinheiten
Um kleinere Spannungen bequem beschreiben zu können, führt man Untereinheiten ein. Beispiele:

1 Millivolt: 1mV = 1/1000 V = 1·10-3V
1 Mikrovolt: 1μV = 1/1000 000 V = 1·10-6V

 

Um größere Spannungen bequem beschreiben zu können, führt man Obereinheiten ein. Beispiele:

1 Kilovolt: 1kV = 1000 V = 1·103V
1 Megavolt: MV = 1000 000V = 1·106V

 

Hinweise für Wissbegierige:

Wie stellt man die Gleichheit von Spannungen fest?

Zwei Quellen haben gleiche Spannung, wenn sie
a) im gleichen Stromkreis die gleiche Stromstärke hervorrufen


b) beim Gegeneinanderschalten im Stromkreis den Strom Null erzeugen.

Eselsbrücke für die Schaltung:

Wie erhält man Vielfache von 1V?

 

Durch Hintereinanderschalten von n gleichen Stromquellen der Spannung 1 V erhält man eine Spannung von n Volt.