Elektrische Spannung


Experiment 01:

Baue in der folgenden Simulation den dargestellten Stromkreis auf.

Stromkreis 1

Gehe dazu wie folgt vor:

  • Klicke auf dem Willkommensschirm auf Intro.
  • Ziehe mit gedrückter linker Maustaste eine Batterie und ein Licht in den Stromkreis.
  • Verbinde die Batterie und das Licht mit einem Draht, indem du mit gedrückter linker Maustaste einen Draht in den Stromkreis ziehst. Bewege das eine Ende des Drahts zum einen Pol der Batterie und lass die Maus los. Klicke das andere Ende des Drahts an und bewege diesen zu einem Anschluss der Lampe und lass die Maustaste los. Wiederhole das mit den anderen Anschlüssen, um den Stromkreis zu schließen.
  • Wenn du alles richtig gemacht hast, sollte das Licht leuchten.

Quelle: PhET


Klicke in deinem Stromkreis mit der Maus die Batterie an. Du solltest folgendes sehen:

Stromkreis 2

Bewege den Schieberegler nach rechts, so dass die Zahl, die bei Spannung steht, größer wird. Beobachte die Veränderungen im Stromkreis.

Stromkreis 3


Elektrische Spannung

Im letzten Experiment konntest du beobachten, dass folgendes gilt:

  • Je größer die elektrische Spannung ist, desto schneller bewegen sich die Elektronen durch den Stromkreis.
  • Je schneller sich die Elektronen durch den Stromkreis bewegen, desto heller leuchtet das Licht!
Es gilt:

Die elektrische Spannung gibt an, wie energiegeladen die Elektronen in einem Stromkreis sind.

Bei einer kleinen Spannung leuchtet ein Licht nur schwach, weil die Elektronen nur wenig Energie an das Licht liefern. Bei einer großen Spannung leuchtet das Licht sehr hell, weil die Elektronen sehr viel Energie an das Licht liefern.

Beispiele:

  • Mit einer schwachen Batterie (Spannung 1,5 Volt) kann nur ein kleines Gerät, wie z.B. eine Taschenlampe mit Energie versorgt werden.
  • Mit einer stärkeren Batterie (Spannung 9 Volt) kann man z.B. eine Modelleisenbahn mit Energie versorgen.
  • Mit einer noch stärkeren Batterie (Spannung 12 Volt) kann man z.B. ein Auto starten.
  • Ein großes elektrisches Gerät, wie z.B. ein Staubsauger braucht so viel Energie, dass man keine Batterie verwendet, sondern den Staubsauger an die Steckdose (Spannung 230 Volt) anschließt.

Gefahr durch elektrische Spannung

Eine elektrische Spannungsquelle wie eine Batterie, ein Netzgerät oder die Steckdose kann für den Menschen gefährlich sein!

Es gilt:

Ein elektrische Spannung, die größer ist als 25 Volt kann einen Menschen verletzen. Bei noch weiter steigender Spannung kann der elektrische Strom, der durch den Körper fließt, wenn man die Spannungsquelle berührt, sogar tödlich sein!

Das liegt daran, dass die Elektronen bei einer Spannung von mehr als 25 Volt so viel Energie in deinen Körper transportieren würden, dass dein Nervensystem durcheinander kommt und du deine Muskeln nicht mehr selbst steuern könntest. Die Energie, welche von den Elektronen in deinen Körper transportiert wird, kann auch deine Zellen beschädigen. Wenn du schon einmal zugesehen hast, wie man ein Spiegelei zubereitet, hast du gesehen, dass das Eiweis ab einer bestimmten Temperatur fest wird und seine Farbe von durchsichtig zu weiß ändert. Da in unserem Körper auch viele Eiweise vorhanden sind, könnte die Energie der Elektronen unsere Eiweise beschädigen. Bei noch größeren Spannungen könnte auch das Wasser in unserem Körper anfangen zu kochen, so dass die Zellen zerstört werden. Schütze dich selbst, indem Du niemals defekte elektrische Geräte berührst oder leichtsinnig mit der elektrischen Steckdose umgehst. Elektrischer Strom kann tödlich sein!

Bei den Experimenten im Physikunterricht werden wir nur Spannungen bis 15 Volt verwenden, so dass für dich keine Gefahr besteht.