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

Bandgenerator

Beobachtung

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- Zinkblech, dazwischen ein mit Kupfersulfatlösung getränktes Papier

Beobachtung

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

Generatormodell

Beobachtung

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

Beobachtung

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

Solarzelle mit Solarmotor

Beobachtung

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

Spannungserzeugung durch Druck

Versuch

Piezo- Feuerzeug

Beobachtung

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

Durch Hintereinanderschaltung (Reihenschaltung) mehrerer Batteriezellen wird die elektrische Spannung erhöht.

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 Beispie: U = 12 V.

Spannungen in der Technik

Zusammenfassung

Elektrische Spannung: Ausgleichsbestreben von unter Energieaufwand getrennten elektrischen Ladungen unterschiedlichen Vorzeichens. Formelzeichen: U Physikalische Einheit: Volt (V) Ladungstrennung durch:            - Reibung            - chemische Vorgänge            - Induktion            - Wärme            - Licht            - Druck