Was ist elektrische Spannung?

Rubrik: Wie funktionierts?

Über elektrische Ladungen und Kräfte, die Elektronen in Bewegung setzen und Ströme fließen lassen. Und: Warum lecken manche an Batterien?

Eine Steckdose im Haus mit 220V Spannung
Eine Steckdose im Haus mit 220V Spannung

Batterien haben oft 1.5V. auch wenn sie unterschiedlich groß sind
Batterien haben oft 1.5V Spannung, auch wenn sie unterschiedlich groß sind

Messung der Spannung an einer 9V Block-Batterie: Es ist sogar eine etwas höhere Spannung vorhanden
Messung der Spannung an einer 9V Block-Batterie: Es ist sogar eine etwas höhere Spannung vorhanden

Ein Netzteil liefert ungefährliche Gleichspannung
Ein Netzteil liefert ungefährliche Gleichspannung

"Ist da überhaupt noch Spannung drauf?" fragt ein Kind ein anderes beim Spielen mit dem ferngesteuerten Auto und hält ihm eine Batterie aus der Fernbedienung vors Gesicht. Das Auto will nämlich nicht losfahren und möglicherweise ist "die Batterie leer". Was hat Spannung mit der Batterie zu tun? Was ist eigentlich Sapnnung?

Elektrischer Strom sind bewegte Ladungsträger, sie können sowohl negative Ladung (Elektronen) als auch positive (Ionen) haben. In einem Metall sind die Elektronen frei beweglich. Sie werden bewegt, weil ein elektrisches Feld sie antreibt. Das elektrische Feld ist also der "Motor" unserer Elektronen. Haben wir an einem Punkt viele positive Ladungen, dann wirkt deren elektrisches Feld anziehend auf die Elektronen, sie wollen zu den positiven Ladungen wandern. Je mehr positive Ladungen dort sind, desto stärker ist die Kraft, die die Elektronen treibt.

Für die Anzahl der elektrischen Ladungen hat man ein Maß definiert, es ist die "elektrische Spannung". Sie gibt einfach an, wie groß der Unterschied der elektrischen Ladungen zwischen zwei Punkten ist. Sie wird in "Volt" gemessen, abgekürzt "V". Zum Messen benutzt man ein Spannungsmeßgerät, auch "Voltmeter" genannt. In der Technik nennt man etwas, an dem eine elektrische Spannung existiert, einfach eine "Spannungsquelle". Die einfachste Spannungsquelle kennt fast jedes Kind: die Batterie.

Batterien, wie wir sie in einer Fernbedienung, einer Digitalkamera oder einer kleinen Taschenlampe einsetzen, haben meist eine Spannung von 1.5V. Früher gab es "Flachbatterien", die oft in größeren Taschenlampen eingesetzt wurden. Diese hatten 4.5V Spannung, waren aber aus 3 einzelnen Batterien zu je 1.5V aufgebaut, die hintereinander, "in Reihe", geschaltet wurden. An diesem Beispiel sieht man sehr gut, daß elektrische Spannungen addiert werden können. 2 Batterien mit 1.5V ergeben so eine Spannung von 3V. Eine weitere gebräuchliche Batterie ist die 9V Block-Batterie. Autobatterien haben 12V Spannung. Alle Batterien haben einen Plus- und einen Minuspol, die stets speziell gekennzeichnet sind.

Eine einfache Möglichkeit für Kinder, elektrische Spannung direkt zu erleben, ist es an einer Batterie zu lecken. Das ist kein Witz! Bei den Flachbatterien war das leicht möglich, da beide Anschlüsse direkt nebeneinander angeordnet sind. Mit einer 1.5V Batterie geht es auch, wenn man ein Stück Draht mit einer Hand an den einen Pol und mit der anderen Hand einen zweiten Draht an den anderern Pol hält. Sobald man mit der Zunge die Drahtenden berührt, kribbelt es etwas. Bei einer 9V Batterie kommt man mit der Zunge direkt an die Batteriekontakte, aber die Berührung bei dieser Spannung kann schon etwas weh tun!

Von elektrischen Spannungen können Gefahren ausgehen. Je höher die Spannung, desto größer ist die Gefahr. Allerdings muß zur angelegten elektrischen Spannung auch ein entsprechender elektrischer Strom dazukommen, damit es zu einer wirklichen Lebensgefahr für Menschen kommt. Alle Batterien, die wir im Alltag benutzen, sind ungefährlich. Elektrische Spannungsquellen wie die Steckdosen im Haus mit 220V Spannung sind lebensgefährlich!  

Neben den verschieden hohen Spannungen gibt es in unserem Haushalt noch zwei ganz verschiedene Arten von Spannungen: die Gleichspannung (so wie bei einer Batterie) und die Wechselspannung. Bei der Wechselspannung wechseln sich Plus- und Minuspol an der Spannungsquelle sehr schnell ab, die Häufigkeit dieses Wechsels in einer bestimmten Zeit nennt man "Frequenz". Viele elektrische Geräte wie eine Videokamera haben einen wiederaufladbaren Akku, der von einem "Netzteil" geladen wird. In solch einem Netzteil wird eine hohe Wechselspannung in eine ungefährliche niedrige Gleichspannung umgewandelt.