Spannungsdefinition in der Physik

Die Spannung ist eine Darstellung der elektrischen potentiellen Energie pro Ladungseinheit. Wenn eine Einheit elektrischer Ladung an einem Ort platziert wurde, gibt die Spannung die potenzielle Energie an diesem Punkt an. Mit anderen Worten, es ist eine Messung der Energie, die in einem elektrischen Feld oder einem elektrischen Stromkreis an einem bestimmten Punkt enthalten ist. Dies entspricht der Arbeit, die pro Ladungseinheit gegen das elektrische Feld ausgeführt werden müsste, um die Ladung von einem Punkt zu einem anderen zu bewegen.

Die Spannung ist eine skalare Größe. es hat keine richtung. Das Ohmsche Gesetz besagt, dass Spannung gleich Strom mal Widerstand ist.

Spannungseinheiten

Die SI-Spannungseinheit ist das Volt, so dass 1 Volt = 1 Joule / Coulomb ist. Es wird von V vertreten. Der Volt ist nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta benannt, der eine chemische Batterie erfunden hat.

Dies bedeutet, dass ein Coulomb Ladung ein Joule potentieller Energie gewinnt, wenn es zwischen zwei Orten bewegt wird, an denen die elektrische Potentialdifferenz ein Volt beträgt. Bei einer Spannung von 12 zwischen zwei Standorten gewinnt ein Coulomb Ladung 12 Joule an potentieller Energie.

Eine Sechs-Volt-Batterie hat ein Ladungspotential von einem Coulomb, um sechs Joule potentieller Energie zwischen zwei Orten zu gewinnen. Eine Neun-Volt-Batterie hat ein Ladungspotential von einem Coulomb, um neun Joule potentieller Energie zu gewinnen.

So funktioniert Spannung

Ein konkreteres Beispiel für die Spannung aus dem wirklichen Leben ist ein Wassertank mit einem Schlauch, der sich vom Boden erstreckt. Wasser im Tank steht für gespeicherte Ladung. Es ist arbeitsaufwendig, den Tank mit Wasser zu füllen. Dadurch entsteht ein Wasserspeicher, wie dies bei einer Batterie der Fall ist. Je mehr Wasser sich im Tank befindet, desto höher ist der Druck, und das Wasser kann mit mehr Energie durch den Schlauch austreten. Wenn weniger Wasser im Tank wäre, würde es mit weniger Energie austreten.

Dieses Druckpotential entspricht der Spannung. Je mehr Wasser sich im Tank befindet, desto höher ist der Druck. Je mehr Ladung in einer Batterie gespeichert ist, desto höher ist die Spannung.

Wenn Sie den Schlauch öffnen, fließt der Wasserstrom. Der Druck im Tank bestimmt, wie schnell er aus dem Schlauch fließt. Der elektrische Strom wird in Ampere oder Ampere gemessen. Je mehr Volt Sie haben, desto mehr Ampere für den Strom, je mehr Wasserdruck Sie haben, desto schneller fließt das Wasser aus dem Tank.

Der Strom wird jedoch auch durch den Widerstand beeinflusst. Im Falle des Schlauchs ist es, wie breit der Schlauch ist. Ein breiter Schlauch lässt mehr Wasser in kürzerer Zeit passieren, während ein schmaler Schlauch dem Wasserfluss widersteht. Bei einem elektrischen Strom kann auch ein Widerstand in Ohm gemessen werden.

Das Ohmsche Gesetz besagt, dass Spannung gleich Strom mal Widerstand ist. V = I * R. Wenn Sie eine 12-Volt-Batterie haben, Ihr Widerstand jedoch zwei Ohm beträgt, beträgt Ihr Strom sechs Ampere. Wenn der Widerstand ein Ohm wäre, würde Ihr Strom 12 Ampere betragen.