Elektrische Spannung

Wenn Körper durch Ladungstrennung elektrisch geladen werden, gibt es zwischen zwei Punkten eine Differenz an Elektronen. Diese Differenz wird elektrische Spannung genannt, weshalb elektrische Spannung grundsätzlich nur zwischen 2 Punkten auftritt. Für die Ladungstrennung wird Arbeit benötigt. Je mehr Spannung man erzeugen möchte, umso mehr Arbeit muss verrichtet werden. Deshalb kann die Spannung auch als die Arbeit betrachtet werden, die für die Ladungstrennung benötigt wurde. Wird ein positiv geladener Körper mit einem negativ geladenen Körper verbunden, kommt es zur Bewegung der Elektronen und die aufgewendete Arbeit wird wieder abgegeben. Umgangssprachlich sagt man dazu Stromfluss. Deshalb zählt elektrische Spannung zu den grundlegenden Voraussetzungen für den Stromfluss.

Formelzeichen und Einheiten bei Berechnungen zur elektrischen Spannung

Bei Berechnungen zur elektrischen Spannung werden folgende Formelzeichen und Einheiten verwendet:

Elektrische Spannung: Formelzeichen U, Einheit Volt (V)
Anzahl elektrische Ladungen: Formelzeichen Q, Einheit Coulomb (C)
Arbeit: Formelzeichen W, Einheit Joule (J), Wattsekunde (Ws), Wattstunde (Wh), Kilowattstunde (kWh)
Elektrische Stromstärke: Formelzeichen I, Einheit Ampere (A)
Elektrischer Widerstand: Formelzeichen R, Einheit Ohm (Ω)
Elektrische Leistung: Formelzeichen P, Einheit Watt (W)

Formeln für elektrische Spannung

Je nachdem, welche Größen verfügbar sind, kann man die elektrische Spannung berechnen. Auffällig ist, dass man immer zwei Größen benötigt.

Formel, wenn Arbeit und Anzahl der Ladungen bekannt sind:

Formel für Spannung mit Arbeit und Ladungen

Beispiel:

Arbeit (W): 3680 Joule

Anzahl der Ladungen (Q): 16 Coulomb

Gesucht: Spannung U

Berechnung: 3680 : 16 = 230 V

Ist die Stromstärke und der Widerstand bekannt, nimmt man folgende Formel:

Beispiel:

Stromstärke (I): 4 Ampere

Widerstand (R): 57,50 Ohm

Gesucht: Spannung U

Berechnung: 4 · 57,50 = 230 Volt

Mit der Angabe der Leistung und der Stromstärke verwendet man folgende Formel:

Beispiel:

Leistung (P): 2300 Watt

Stromstärke (I): 10 Ampere

Gesucht: Spannung U

Berechnung: 2300 : 10 = 230 Volt

Mit der Angabe der Leistung und des Widerstands lässt sich ebenfalls die Spannung berechnen:

Beispiel:

Leistung (P): 2300 Watt

Widerstand (R): 23 Ohm

Gesucht: Spannung U

Berechnung: 2300 · 23 = 52900, Wurzel aus 52900 = 230 Volt