Elektrische Spannung

Elektrische Spannung
Physik Klasse 8

Arten der Spannungserzeugung

Wenn wir elektrische Ladungen trennen, so möchten sie sich wieder ausgleichen. Denn zwischen ihnen entsteht eine Kraftwirkung, diese wird elektrische Spannung genannt. Wenn man eine elektrische Spannung erzeugen will, so müssen Ladungen getrennt werden.

Dies ist im Grunde genommen ähnlich wie die Spannung zwischen einer Feder und der Kraft, die daran hängt, siehe Kraft und Gegenkraft.

Wir können durch viele verschiedene Methoden eine elektrische Spannung erzeugen. Einige erkläre ich im Folgenden:

Spannungserzeugung durch Reibung

Versuch:

Mit einem Bandgenerator erzeugen wir durch Reibung eine elektrische Spannung.

Beobachtung

Dabei beobachten wir, dass wir elektrische Ladungen trennen können, indem wir Isolierstoffe reiben. Aufgrund dieser Ladungstrennung entsteht eine elektrische Spannung. Diese Art von Spannungserzeugung ist technisch jedoch oft unerwünscht.

Spannungserzeugung durch chemische Vorgänge

Versuch

Zwischen ein Kupfer- und ein Zinkblech legen wir ein mit Kupfersulfatlösung getränktes Papier.

Beobachtung

Wenn wir zwei unterschiedliche Leiter in eine leitende Flüssigkeit eintauchen, kommt es zu einer Ladungstrennung. Denn zwischen den beiden Leitern tritt eine elektrische Spannung auf.
Technische Anwendung hierfür sind zum Beispiel Galvanische Elemente und Akkumulatoren.



Spannungserzeugung durch Induktion

Versuch

Wir erzeugen mit einem Generatormodell elektrische Spannung.

Beobachtung

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

Spannungserzeugung durch Wärme

Versuch Thermoelement

Wir verbinden zwei unterschiedliche Metalle (z.B. Kupfer- Konstantan) an einem Ende miteinander. Dann erwärmen sie an der Kontaktstelle.

Beobachtung

Wieder wird eine eine elektrische Spannung erzeugt. Wenn die Temperatur zunimmt, steigt auch die Spannung.
Technische Anwendung hierfür sind zum Beispiel Thermoelemente, z.B. als Thermofühler bei der Temperaturmessung.

Spannungserzeugung durch Licht

Versuch

Wir verbinden eine Solarzelle mit einem Solarmotor.

Beobachtung

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

Spannungserzeugung durch Druck

Versuch

Wir erzeugen mit einem Piezo-Feuerzeug elektrische Spannung.

Beobachtung

Wenn wir auf ein derartiges Feuerzeug drücken, entsteht zwischen den Oberflächen bestimmter Kristalle (z.B. Quarz) eine elektrische Ladungstrennung (Piezo- Elektrizität).
Technische Anwendung hierfür sind zum Beispiel Zündmechanismus beim Feuerzeug, Kristallmikrofon, zur Erzeugung von Schwingungen in Quarzuhren.



Spannungsmessung

Wenn wir elektrische Ladungen trennen, so entsteht zwischen ihnen eine elektrische Spannung. Diese elektrische Spannung kann dann mit einem Messgerät gemessen werden.

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Versuch

Wir messen die Spannung an verschiedenen Spannungsquellen.

Wenn wir mehrere Batteriezellen hintereinanderschalten wird die elektrische Spannung erhöht. Dies nennt man auch Reihenschaltung.

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 zum Beispiel: U = 12 V.

Tabelle Spannungen in der Technik

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Hier finden Sie eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Messungen im Stromkreis, Elektromagnete, darin auch Links zu Aufgaben.



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