Elektrische Spannung

Elektrische Spannung ist definiert als elektrische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten eines elektrischen Feldes.

Unter Verwendung der Wasserleitungsanalogie können wir die Spannung als Höhenunterschied visualisieren, der das Wasser nach unten fließen lässt.

V = φ₂ - φ₁

V ist die Spannung zwischen Punkt 2 und 1 in Volt (V) .

φ ₂ ist das elektrische Potential am Punkt #2 in Volt (V).

φ ₁ ist das elektrische Potential am Punkt #1 in Volt (V).

In einem Stromkreis ist die elektrische Spannung V in Volt (V) gleich dem Energieverbrauch E in Joule (J)

dividiert durch die elektrische Ladung Q in Coulomb (C).

$V=\frac{E}{Q}$

V ist die Spannung gemessen in Volt (V)

E ist die in Joule (J) gemessene Energie

Q ist die elektrische Ladung, gemessen in Coulomb (C)

Spannung in Reihe

Die Gesamtspannung mehrerer Spannungsquellen oder Spannungsabfälle in Reihe ist deren Summe.

V_T = V₁+ V₂+ V₃+...

V _T - die äquivalente Spannungsquelle oder der Spannungsabfall in Volt (V).

V ₁ - Spannungsquelle oder Spannungsabfall in Volt (V).

V ₂ - Spannungsquelle oder Spannungsabfall in Volt (V).

V ₃ - Spannungsquelle oder Spannungsabfall in Volt (V).

Spannung parallel

Parallel geschaltete Spannungsquellen oder Spannungsabfälle haben gleiche Spannung.

V_T = V₁= V₂= V₃=...

V _T - die äquivalente Spannungsquelle oder der Spannungsabfall in Volt (V).

V ₁ - Spannungsquelle oder Spannungsabfall in Volt (V).

V ₂ - Spannungsquelle oder Spannungsabfall in Volt (V).

V ₃ - Spannungsquelle oder Spannungsabfall in Volt (V).

Spannungsteiler

Für eine elektrische Schaltung mit Widerständen (oder einer anderen Impedanz) in Reihe ist der Spannungsabfall V _i am Widerstand R _i :

$V_i=V_T\: \frac{R_i}{R_1+R_2+R_3+...}$

Kirchhoffsches Spannungsgesetz (KVL)

Die Summe der Spannungsabfälle an einer Stromschleife ist Null.

∑ V_k = 0

Gleichstromkreis

Gleichstrom (DC) wird von einer Konstantspannungsquelle wie einer Batterie oder Gleichspannungsquelle erzeugt.

Der Spannungsabfall an einem Widerstand kann anhand des Ohmschen Gesetzes aus dem Widerstandswert des Widerstands und dem Strom des Widerstands berechnet werden:

Spannungsberechnung mit dem Ohmschen Gesetz

V_R = I_R × R

V _R - Spannungsabfall am Widerstand gemessen in Volt (V)

I _R - Stromfluss durch den Widerstand gemessen in Ampere (A)

R - Widerstand des Widerstands gemessen in Ohm (Ω)

Wechselstromkreis

Wechselstrom wird durch eine sinusförmige Spannungsquelle erzeugt.

Ohm'sches Gesetz

V_Z = I_Z × Z

V _Z - Spannungsabfall an der Last gemessen in Volt (V)

I _Z - Stromfluss durch die Last gemessen in Ampere (A)

Z - Impedanz der Last gemessen in Ohm (Ω)

Momentane Spannung

v(t) = V_max × sin(ωt+θ)

v(t) - Spannung zum Zeitpunkt t, gemessen in Volt (V).

V _max - maximale Spannung (=Sinusamplitude), gemessen in Volt (V).

ω - Kreisfrequenz gemessen in Radianten pro Sekunde (rad/s).

t - Zeit, gemessen in Sekunden (s).

θ - Phase der Sinuswelle im Bogenmaß (rad).

RMS (effektive) Spannung

V_rms = V_eff = V_max/ √2 ≈ 0.707 V_max

V _rms - RMS-Spannung, gemessen in Volt (V).

V _max - maximale Spannung (=Sinusamplitude), gemessen in Volt (V).

Spitze-zu-Spitze-Spannung

V_p-p = 2V_max

Spannungsabfall

Spannungsabfall ist der Abfall des elektrischen Potenzials oder der Potenzialdifferenz an der Last in einem Stromkreis.

Spannungsmessung

Elektrische Spannung wird mit Voltmeter gemessen. Das Voltmeter wird parallel zum gemessenen Bauteil oder Stromkreis geschaltet.

Das Voltmeter hat einen sehr hohen Widerstand, so dass es den gemessenen Stromkreis fast nicht beeinflusst.

Spannung nach Land

Die AC-Spannungsversorgung kann je nach Land unterschiedlich sein.

Europäische Länder verwenden 230 V, während nordamerikanische Länder 120 V verwenden.

Land	Stromspannung [Volt]	Frequenz [Hertz]
Australien	230V	50Hz
Brasilien	110V	60Hz
Kanada	120V	60Hz
China	220V	50Hz
Frankreich	230V	50Hz
Deutschland	230V	50Hz
Indien	230V	50Hz
Irland	230V	50Hz
Israel	230V	50Hz
Italien	230V	50Hz
Japan	100V	50/60Hz
Neuseeland	230V	50Hz
Philippinen	220V	60Hz
Russland	220V	50Hz
Südafrika	220V	50Hz
Thailand	220V	50Hz
Vereinigtes Königreich	230V	50Hz
Vereinigte Staaten von Amerika	120V	60Hz

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