Kapitel 4: Die elektrische Spannung und die elektrische Stromstärke

Im vorangegangenen Kapitel haben wir gesehen, dass die Ursache für den el. Strom das Anlegen von Plus - und Minuspol an einen el. Leiter ist. Durch die Kraftwirkung der el. Pole auf die frei beweglichen Ladungsträger (meistens Elektronen) werden diese gezwungen, sich gerichtet zu bewegen.

Je grösser der Potentialunterschied zwischen Pluspol und Minuspol ist, desto stärker wird die Ladung angetrieben!

Man spricht beim Anlegen von Plus - und Minuspol auch vom Anlegen einer elektrischen Spannung. Je größer der Potentialunterschied zwischen Pluspol und Minuspol ist - also die Anzahl entgegengesetzter Ladungen - desto größer ist auch die Kraftwirkung auf die Ladungsträger. Also steigt der Antrieb der Elektronen mit der Höhe der el. Spannung!

Definition:

Die elektrische Spannung gibt an, wie groß der Antrieb des el. Stromes durch die Spannungsquelle ist! 

Formelzeichen:

Einheit: ein Volt       1V (es gilt: 1kV = 1000 V

Messgerät: Voltmeter oder Spannungsmesser 

Schaltzeichen:   Schaltzeichen (Symbol) für Spannungsmesser

Schaltungsart:

Parallelschaltung des Spannungsmessers!

Da der Spannungsmesser die el. Spannung immer zwischen zwei Punkten messen muss darf er nur parallel zu einer Spannungsquelle oder einem anderen Bauteil geschaltet werden!

Solange keine el. Spannung am Leiter anliegt, solange haben die Elektronen keinerlei Veranlassung, sich zu bewegen!

Ohne el. Spannung fliesst auch kein el. Strom!

Erst beim Anlegen einer el. Spannung setzen sich die Elektronen (negativ geladen!) in Richtung des Pluspols in Bewegung! Es beginnt ein el. Stromfluss.

Eine kleine el. Spannung wird angelegt!
Erhöht man die el. Spannung wird auch der Antrieb der Elektronen größer - sie bewegen sich schneller! 
=> Folglich fließen mehr Elektronen durch den Leiterquerschnitt!

Eine etwas grössere el. Spannung wird angelegt!

Bei maximaler el. Spannung rasen die Elektronen quasi mit hoher Geschwindigkeit durch den Leiter.
=> Die el. Stromstärke wird ebenfalls maximal!

Die el. Spannung wird maximiert!


Interaktive Flash-Animation der oben dargestellten Zusammenhänge:

Es ist deutlich zu sehen: je größer die angelegte Spannung, desto mehr Ladungsträger (frei bewegliche Elektronen) fließen in der gleichen Zeit durch den Leiterquerschnitt. Also haben wir einen Weg gefunden, die el. Stromstärke zu definieren!

Definition:

Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel el. Ladungsträger in einer Sekunde durch den Querschnitt des Leiters fliessen! 

Formelzeichen:

Einheit: ein Ampere   1A (es gilt: 1A = 1000 mA

Messgerät: Amperemeter oder Strommesser 

Schaltzeichen:   Schaltzeichen (Symbol) für Strommesser

 

Schaltungsart:

Reihenschaltung des Strommessers!

Da der Strommesser die el. Stromstärke an einer beliebigen Stelle eines Leiters messen kann wird er immer in Reihe zu einem Bauteil geschaltet!

... jetzt nur noch ein paar Aufgaben ... und dann ist Schluß!

Übung 1 - Schaltungen erkennen

Übung 2 - Definition der Stromstärke

Übung 3 - Definition der Spannung

Bei den nächsten Übungen musst du das Messgerät mit der Maus an die entsprechende Stelle im Schaltplan ziehen und dann auf das Fragezeichen klicken!

Übung 4 - Anschluss eines Strommessgerätes

Übung 5 - Messen der Klemmenspannung 
(Spannung einer Spannungsquelle)

Übung 6 - Messen der Spannung eines Verbrauchers (z.B. einer Lampe)

[ Weiter mit der Knotenpunktregel (Kapitel 5) ]