Die elektrische Spannung

Die elektrische Spannung
Die Spannung einer Batterie ist ein Maß für die potenzielle Energie eines am Minuspol befindlichen
Leitungselektrons. Je größer die Spannung ist, umso stärker ist die Kraft, mit der ein Leitungselektron
durch den Stromkreis getrieben wird.
(Vergleiche Rutschanlage: Eine höhere Spannung bedeutet hier, dass das Förderband die Kinder in ihren
Schwimmreifen höher hinauf befördert. Die Kinder haben oben nun eine größere potenzielle Energie
(hier: Höhenenergie). Die Rutschbahn ist nun steiler, die Kinder bewegen sich schneller nach unten.)
Auf dem Weg durch den Stromkreis gibt das Elektron seine potenzielle Energie durch Stöße mit den
Atomen im Leitungsdraht oder mit denen im Glühdraht einer Glühlampe oder im Elektromotor eines
angeschlossenen elektrischen Gerätes ab.
Schaltet man einen zweiten identischen Tauchsieder hinter den ersten an die selbe Stromquelle (ohne die
Spannung zu verändern), dann sinkt die Stromstärke auf die Hälfte, d.h., die Leitungselektronen bewegen
sich nur noch mit der halben Geschwindigkeit durch den Stromkreis; sie werden auf ihrem nun doppelt so
langen Weg durch den dünnen Tauchsiederdraht viel stärker behindert. (Die dicken Zuleitungs“kabel“
behindern die Bewegung der Leitungselektronen kaum.)
Genauer gilt: Spannung U einer Batterie oder allgemein Stromquelle ist der Quotient aus der Energie
∆E
∆E, die eine Ladung Q im Stromkreis überträgt, und der Ladung Q. U =
Q
Für die Einheit der Spannung gilt also. [U] = 1J / 1As = : 1Volt = 1 V.
Schließt man ein Glühlämpchen an eine Batterie der Spannung 1,5 V an, dann werden pro As
transportierte Ladung 1,5 J Energie im Glühlämpchen umgesetzt, teilweise in Lichtenergie, der Rest in
thermische Energie.
Umgekehrt heißt das für die in einem Stromkreis umgesetzte elektrische Energie:
∆E el = U ⋅ Q = U ⋅ I ⋅ t