Spannung erklärt
Summary
TLDRIn diesem Video erklärt Paul von Engineering Mindset das Konzept der elektrischen Spannung. Er vergleicht Spannung mit Druck in einer Rohrleitung und erklärt, wie sie Elektronen in einem Stromkreis antreibt. Er unterscheidet zwischen Gleich- und Wechselspannung, zeigt, wie Spannungen in verschiedenen Ländern variieren und wie man Spannungen mit einem Voltmeter misst. Das Video bietet auch historische Hintergrundinformationen über die Entstehung unterschiedlicher Netzspannungen weltweit.
Takeaways
- 🔌 Elektrische Spannung ist das, was Elektronen in einem Stromkreis antreibt, ähnlich wie Druck in einer Wasserleitung.
- ⚡ Die Spannung kann ohne Strom existieren, sie ist die Potenzialdifferenz, die Elektronen bewegt.
- 🔄 Es gibt einen Unterschied zwischen Gleichspannung (DC) und Wechselspannung (AC), wobei bei DC die Elektronen in einer Richtung fließen und bei AC die Richtung wechselt.
- 💡 Die Spannungsmessung erfolgt in Volt, und ein Volt ist die Einheit, die die elektrische Arbeit misst, die notwendig ist, um Elektronen durch einen Widerstand zu treiben.
- 🔋 Batterien haben eine feste Spannung, z.B. 1,5 Volt für eine Standard-Batterie oder 9 Volt für eine 9-Volt-Batterie.
- 🌐 Die Netzspannungen variieren weltweit, mit 220 bis 240 Volt in vielen Ländern und 110 bis 127 Volt in Nordamerika und Teilen Südamerikas.
- 🔌 Die Verwendung von Geräten in verschiedenen Ländern kann aufgrund der unterschiedlichen Spannungen problematisch sein, da es zu Überhitzung oder unterer Leistung kommen kann.
- 🔗 Die Spannung kann in Reihe oder Parallel geschaltet werden, wodurch sie entweder addiert oder die Energie gleichmäßig auf die Komponenten verteilt wird.
- 🛠 Ein Multimeter ist ein nützliches Werkzeug zum Messen von Spannung, Strom und Widerstand in einem Stromkreis.
- 🌐 Die unterschiedlichen Spannungen und Frequenzen in den Stromnetzen weltweit können auf die unterschiedlichen Standardisierungen zurückgeführt werden, die ursprünglich von den Ingenieuren der Stromversorgungsunternehmen festgelegt wurden.
Q & A
Was ist elektrische Spannung?
-Elektrische Spannung ist das, was die freien Elektronen in einem Stromkreis antreibt. Ohne Spannung bewegen sich die Elektronen zufällig und nicht gerichtet, was für uns nicht viel nützt. Erst mit Spannung bewegen sich die Elektronen alle in die gleiche Richtung und erzeugen so einen elektrischen Strom.
Wie ist die Spannung mit dem Druck in einer Wasserleitung vergleichbar?
-Die elektrische Spannung kann sich an der Wasserdruck in einer Rohrleitung vergleichen lassen. Je mehr Wassermasse am Ende des Rohres, desto höher der Druck. Ähnlich wie bei elektrischer Spannung: Je mehr Spannung vorhanden, desto mehr Strom kann fließen.
Was ist der Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom?
-Gleichstrom (DC) ist eine Art von Strom, bei dem die Elektronen in einer konstanten Richtung fließen, ähnlich wie der Strom von Wasser in einem Fluss. Wechselstrom (AC) wechselt die Richtung der Elektronen ständig, was einem Ozeanstrom mit Wellen vergleichbar ist.
Welche ist die Bedeutung von 'Volt' in Bezug auf elektrische Spannung?
-Ein Volt ist die Einheit, die verwendet wird, um elektrische Spannung zu messen. Es ist das Maß, das angibt, wie viel 'Druck' oder 'Schubkraft' es gibt, um Elektronen durch einen Widerstand zu bewegen.
Wie wird die Spannung in verschiedenen Ländern gemessen?
-Die Spannung in Steckdosen variiert je nachdem, in welchem Teil der Welt man sich befindet. Der Großteil der Welt verwendet 220 bis 240 Volt, während Nordamerika und Teile Südamerikas sowie einige andere Länder 110 bis 127 Volt verwenden.
Warum gibt es unterschiedliche Netzspannungen auf der ganzen Welt?
-Die unterschiedlichen Netzspannungen auf der ganzen Welt gehen zurück auf die Anfänge der Stromverteilung, als es keine Standardisierung gab. Jedes Netz hatte seine eigene Spannung und Frequenz, die von den Ingenieuren des jeweiligen Unternehmens festgelegt wurde. Mit der Zeit haben einige Unternehmen den Markt dominiert und ihre Spannungen und Frequenzen zum Standard werden.
Was passiert, wenn man ein elektrisches Gerät aus den USA (110 Volt) in Europa (220 Volt) verwendet?
-Wenn man ein elektrisches Gerät aus den USA in Europa verwendet, das für 110 Volt ausgelegt ist, wird es eventuell durchbrennen, weil es einfach zu viel Spannung oder zu viel Druck erhält, was das Gerät nicht verarbeiten kann.
Wie kann man Spannungsmessungen mit einem Multimeter durchführen?
-Um Spannungsmessungen mit einem Multimeter durchzuführen, muss man das Voltmeter parallel an den Stromkreis anschließen und an die beiden Punkte, für die man die Spannung oder den Potentialunterschied wissen möchte.
Was bedeuten die verschiedenen Symbole, die man auf einem Multimeter für Spannungsmessungen sieht?
-Das Symbol für Gleichspannung ist ein großes V mit zwei Punkten und einer kleinen horizontalen Linie darüber. Für Wechselspannung wird ein großes V mit einer Wellenlinie darüber dargestellt.
Wie kann man herausfinden, ob ein elektrisches Gerät für verschiedene Spannungen geeignet ist?
-Man sollte das Herstelleretikett auf dem Produkt überprüfen, um zu sehen, ob es für unterschiedliche Spannungen ausgelegt ist. Einige Geräte, wie Laptop-Ladegeräte, sind für eine Bandbreite von Spannungen konzipiert und können in verschiedenen Ländern verwendet werden.
Outlines
🔌 Grundlagen der elektrischen Spannung
In diesem ersten Abschnitt des Videos wird die elektrische Spannung erklärt, einschließlich des Konzepts der Potentialdifferenz. Der Sprecher führt das Publikum durch die Unterschiede zwischen Gleich- und Wechselspannung sowie zwischen Gleich- und Wechselstrom. Er verwendet eine Wasserleitung als Analogie, um das Konzept der Spannung zu veranschaulichen, und erklärt, wie Spannung die Bewegung von Elektronen in einem Stromkreis anregt. Der Abschnitt beinhaltet auch Erklärungen zu Netzspannungen auf der ganzen Welt und wie sie variieren können.
💡 Anwendung von Spannung in Stromkreisen
Der zweite Abschnitt konzentriert sich auf die praktische Anwendung von Spannung in Stromkreisen. Es wird gezeigt, wie Spannung in Reihen- und Parallelschaltungen wirkt und wie sie die Leistung von elektrischen Geräten beeinflusst. Der Sprecher verwendet Beispiele wie Glühbirnen und Batterien, um zu veranschaulichen, wie die Spannung die Elektronenbewegung steuert und wie sie in unterschiedlichen Stromkreisen gemessen wird. Es wird auch auf die Bedeutung von Volt als Maßeinheit für Spannung eingegangen.
🌐 Unterschiede in elektrischen Netzspannungen weltweit
In diesem letzten Abschnitt des Videos wird auf die Unterschiede in elektrischen Netzspannungen in verschiedenen Teilen der Welt eingegangen. Es wird erklärt, warum es diese Unterschiede gibt und wie sie auf die Geschichte der Elektrizitätsversorgung zurückzuführen sind. Der Sprecher diskutiert auch die Herausforderungen, die diese Unterschiede für internationale Reisende und die Verwendung von Geräten aus verschiedenen Ländern mit sich bringen. Es wird auch auf die Möglichkeit hingewiesen, dass einige Geräte für verschiedene Spannungen konzipiert sind, was die Verwendung in verschiedenen Ländern ermöglicht.
Mindmap
Keywords
💡Elektrische Spannung
💡Potentialdifferenz
💡Gleichspannung (DC)
💡Wechselspannung (AC)
💡Spannungsmessung
💡Volt
💡Reihenschaltung
💡Parallelschaltung
💡Netzspannung
💡Elektrischer Strom
Highlights
Die elektrische Spannung ist das, was die freien Elektronen in einem Stromkreis antreibt.
Spannung und Potentialdifferenz beschreiben, wie viel elektrische Arbeit von einem Schaltkreis geleistet werden kann.
Gleichspannung und Wechselspannung unterscheiden sich in der Richtung des Stroms.
Gleichstrom ist konstant und gerichtet, Wechselstrom verändert seine Richtung im Zeitverlauf.
Netzspannungen variieren weltweit aufgrund historischer Entscheidungen und technischer Standardisierung.
Spannung kann ohne Strom existieren, vergleichbar mit dem Druck in einer geschlossenen Rohrleitung.
Die Potentialdifferenz einer Batterie von 1,5 Volt bewegt Elektronen in einem Stromkreis.
In Reihen- und Parallelschaltungen werden die Spannungen und Energiemengen unterschiedlich kombiniert.
Die Spannung wird in Volt gemessen, was die Einheit für elektrische Spannung ist.
Ein Volt ist definiert als die Bewegung von einer Coulomb oder sechs Milliarden Elektronen in einer Sekunde durch einen Widerstand.
Geräte wie Glühbirnen benötigen eine bestimmte Spannung, um Licht und Wärme zu erzeugen.
Wechselspannung (AC) wechselt im Vergleich zu Gleichspannung (DC) die Richtung des Stroms.
Die Spannung in Haushaltssteckdosen variiert je nach Region zwischen 110 bis 127 Volt und 220 bis 240 Volt.
Verschiedene Netzspannungen auf der Welt sind ein Problem, das durch frühe Entscheidungen und Standardisierung entstanden ist.
Elektrische Geräte, die für unterschiedliche Spannungen ausgelegt sind, können überall verwendet werden, solange sie das Herstelleretikett bestätigt.
Elektrotechnische Geräte wie Multimeter können verwendet werden, um Spannungen in Stromkreisen zu messen.
Transcripts
hallo zusammen ich bin paul von the
engineering mindset dot com
in diesem video behandeln wir die
elektrische spannung wir lernen was
spannung und was potenzial differenz ist
wie man spannungen mist was der
unterschied zwischen gleichspannung und
wechselspannung ist sowie den
unterschied zwischen gleich und
wechselstrom
danach schauen wir uns an warum und
inwiefern sich netzspannungen auf der
gesamten welt unterscheiden in einem
unserer vorherigen videos haben wir
gelernt dass elektrizität der fluss
freie elektronen zwischen atomen ist
spannung ist das was die freien
elektronen in einem stromkreis antreibt
ohne spannung bewegen sich die freien
elektronen zwischen den atomen aber sie
bewegen sich zufällig und nicht
gerichtet so dass sie uns nicht viel
nutzen erst wenn wir eine spannung an
einem stromkreis anlegen bewegen sich
die freien elektronen alle in die
gleiche richtung und erzeugen so einen
elektrischen strom
vereinfacht kann man sich die
elektrische spannung etwa wie den druck
in einer wasserleitung vorstellen in
diesem wassertank der komplett mit
wasser gefüllt ist erzeugt die masse des
wassers am ende des rohres einen hohen
druck wenn wir uns dagegen diesen nur
teilweise gefüllten wassertank anschauen
dann ist der druck am ende des rohrs
viel niedriger wenn wir jetzt die
ventile öffnen dann fließt mehr wasser
schneller aus dem hochdruck tank als aus
dem niederdruck tank das gleiche gilt
auch für elektrizität je mehr spannung
wir haben desto mehr strom kann fließen
spannung kann ohne strom existieren
zum beispiel können wir den druck in der
leitung bei geschlossenen ventil ohne
fließendes wasser messen und daraus
erkennen dass die leitung unter druck
steht
was wir in wirklichkeit messen ist die
druckdifferenz zwischen dem rohr inneren
und dem äußeren
das gleiche gilt wenn wir eine batterie
mit einem offenen schalter an einem
stromkreis anschließen die spannung ist
trotzdem vorhanden
das können wir messen und sobald der
schalter schließt werden die freien
elektronen von der spannung durch den
stromkreis geschoben
manchmal wird spannungspotenzial
differenz bezeichnet dies trägt
eigentlich aus wie viel elektrische
arbeit potenziell von einem schaltkreis
geleistet werden kann um auf unsere
wasser analogie zurückzukommen wenn wir
zwei seen auf derselben höhe haben dann
gibt es kein potenzial für arbeit weil
das wasser nicht fließt aber wenn wir
einen seh- hör- anheben als den anderen
hat das wasser im hören sehen nun das
potenzial zum anderen hin zu fließen
und wenn wir nun eine verbindung
herstellen dann fließt das wasser
wenn wir nun noch eine turbinen diese
verbindung setzen können wir mit der
erzeugten energie ein licht oder sogar
eine ganze stadt versorgen
zurück zum elektrischen stromkreis diese
batterie hat eine potenzial differenz
von 1,5 volt zwischen ihrem - und
pluspol
wenn wir ein stück draht an beide pole
der batterie anschließen dann wird der
druck der batterie in anderen worten
ihre spannung dazu führen dass die
elektronen alle durch denselben trat und
in dieselbe richtung fließen
jetzt können wir den elektronen
elektrische bauteile in den weg ling und
die arbeit für uns erledigen lassen wenn
wir zum beispiel eine glühbirne in den
strompreis schalten dann leuchtet diese
auf wenn die elektronen durch sie
fließen wenn wir dann eine weitere
batterie in reihe zum stromkreis
hinzufügen werden die elektronen
effektiv von der zweite batterie
verstärkt der sie nur auf die ihren weg
fließen können und mehr energie
hinzugefügt wird
dadurch werden auch die spannungen der
zwei batterien kombiniert sodass wir
insgesamt drei wollte halten mehr wollt
entspricht mehr druck und das heißt mehr
schubkraft
das bedeutet dass mehr elektronen
schließen und die glühbirne heller
leuchtet wenn wir jedoch die batterie
parallel zu anderen schalten dann teilt
sich der weg der elektronen einige
fließen in die erste batterie und einige
fließen in die zweite batterie
daher liefern beide batterien die
gleiche energiemenge so dass die
spannung nicht kombiniert wird
die spannung wird nicht erhöht und wir
erhalten weiterhin nur 1,5 volt
so wird die arbeitslast auf beiden
batterien aufgeteilt und die glühbirne
wird zwar länger mit strom versorgt aber
sie leuchtet dafür auch dunkler
in unserer serie über den elektrischen
stromkreis haben wir dies viel
ausführlicher behandelt schaut euch das
mal an die links dazu findet ihr unten
in der video beschreibung
wir messen die potenzial differenz der
spannung mit der einheit volt und
stellen das durch das symbol eines
großen v da wenn ihr euch eure
elektrischen geräte anschaut seht ihr
eine zahl neben dem großen v die anzeigt
für wieviel wollt das produkt ausgelegt
ist in diesem beispiel teilen uns die
hersteller diese usb festplatte mit dass
das gerät an eine 5 volt d c oder gleich
stromversorgung angeschlossen werden
muss und dass es einen strom von einer
ampere benötigt damit das gerät
funktioniert der begriff gold stammt von
einem italienischen physiker namens
alessandro volta der die voltage seiler
fand die erste elektrische batterie die
in einem stromkreis einen konstanten
elektrischen strom liefern konnte
spannung und volt sind nicht dasselbe
denkt daran spannung entspricht dem
druck volt ist dagegen nur die einheit
in der wir den druck messen
genau wie bei dem rohr in dem eindruck
besteht verwenden wir zu messen des
drucks einheiten wie bei bse oder
kilopascal
wie wir gesehen haben können wir wollten
mit einem volt meter messen
dies kann ein separates messgerät oder
teil eines multimeter sein wenn ihr noch
kein multimeter habt könnt ihr euch
eines wirklich günstig holen
ich empfehle euch in eurem
werkzeugkasten zu haben ich lasse euch
einen link in der video beschreibung wo
man am multimeter zu einem günstigen
preis bekommt um spannung zu messen
müssen wir das wollt meter parallel an
den stromkreis anschließen und zwar an
die beiden punkte für die wir die
spannung oder dem potential unterschied
wissen möchten
für eine einzelne batterie in einen
stromkreis messen wir also 1,5 volt an
der batterie und auch 1,5 volt einer
glühbirne die batterie versorgt die
glühbirne mit 1,5 volt und die glühbirne
verwendet 1,5 volt um licht und wärme zu
erzeugen
in einer reihenschaltung mit zwei
glühbirnen messen wir 1,5 volt an der
batterie 1,5 volt über beide glühbirnen
zusammen aber 0,75 volt an den einzelnen
glühbirnen die spannung oder das
potenzial wurden zwischen den glühbirnen
aufgeteilt um sowohl licht als auch
wärme zu erzeugen
die glühbirnen läuft nun dunkler weil
die spannung zwischen beiden aufgeteilt
wurde auch das haben wir in unseren
tutorials zum elektrischen stromkreis
noch ausführlicher behandelt wir haben
also vorher gesehen dass spannung und
wollt unterschiedlich sind
spannung ist druck und wollt ist die
maßeinheit aber was bedeutet also ein
volt ein wort es erforderlich um ein
cola oder ungefähr sechs millionen 242
milliarden elektronen in einer sekunde
durch einen widerstand von einem
umzutreiben ziemlich verwirrend oder man
kann es auch so verstehen um eine 1,5
watt glühbirne mit einer 1,5 volt
batterie so zu betreiben dass sie nicht
zu leuchten aufhört müssten in jeder
einzelnen sekunde genau ein kohle- oder
sechst regionen 242 milliarden
elektronen von der batterie durch die
glühbirne fließen
um diese 1,3 watt glühbirne mit einer
1,5 volt batterie zu betreiben wären
jede sekunde 0,2 colom oder ungefähr
eine trillion 872 milliarden 600
millionen elektronen erforderlich um von
der batterie und durch die glühbirne zu
fließen damit sie ständig leuchtet
wenn wir versuchen eine niedrigere
spannung zu verwenden leuchte die
glühbirne zwar aber ihre helligkeit
nimmt mit abnehmender spannung ab
das liegt daran dass weniger druck
ausgeübt wird um die elektronen hindurch
zu zwingen
je weniger elektronen fließen desto
weniger licht wird erzeugt
diese leds sind nur für eine bestimmte
spannung und stromstärke ausgelegt wenn
bei einer höhere spannung verwenden
leuchtet die led heller weil mehr
elektronen durch sie hindurch fließen
wenn wir jedoch zu viel spannung und
strom verwendet brennt die led durch
weil zu viele elektronen gleichzeitig
versuchen durch zu kommen wenn wir uns
einige typische batterien ansehen können
wir sehen dass diese aa batterie eine
spannung von 1,5 volt hat und diese eine
spannung von 9 volt dies sind
gleichspannung scannen das heißt der
druck den sie erzeugen bewegt die
elektronen in einem konstanten strom in
eine richtung
ähnlich wie der strom von wasser in
einem fluss wir haben das in einem
früheren video zum thema elektrischer
strom behandelt wenn dir das noch nicht
kennt schaut euch gerne an
gleichspannung wird normalerweise mit
einem großen v mit paar punkten und
einer kleinen horizontale linie darüber
dargestellt ein beispiel dafür seht ihr
auf dem multimeter für die einstellung
die wir brauchen um die spannung in
einer db versorgung zu messen
wenn wir diese spannungen gegen die zeit
auf tragen würde wie eine gerade linie
erzeugen da sie konstant ist direkt und
in eine richtung gerichtet die spannung
in unseren steckdosen ist
wechselspannung oder ac
dies ist eine andere art von
elektrizität bei dieser art wechseln die
elektronen die richtung zwischen
vorwärts und rückwärts weil sich die
politik des stromkreises ändert ähnlich
über den gezeiten des meeres wenn wir
diese spannung gegen die zeit auf tragen
würden würden wir eine sinus welle
erhalten die sich vorwärts bewegt und
auch für maximum an steigt und dann
beginnt wieder abzufallen
die linie geht durch den nullpunkt und
der strom fließt nun rückwärts
er erreicht dann sein minimum und kehrt
beim nächsten 0 durchgang die richtung
an
dies wird normalerweise durch ein großes
v mit einer wellenlinie darüber
dargestellt das sieht man auch hier am
multimeter zum messen von
wechselspannung die spannung in
steckdosen variiert je nachdem wo auf
der welt wird befinden
der großteil der welt verwendet 220 bis
240 volt aber nord mittel und teile
südamerikas sowie einige andere länder
verwenden 110 bis 127 wollt
wir können die spannung an unseren
steckdosen messen und sehen dass sie
sich im laufe des tages leicht ändert
wenn die nachfrage im stromnetz variiert
und das können wir mit einem dieser
günstigen energieverbrauch sailer sehen
auch dazu gibt es links in der video
beschreibung wenn ihr so einen haben
wollte solche energieverbrauch sailer
gibt es bereits ziemlich günstig und wir
sind eine tolle ergänzung für ihren
werkzeugkasten der grund für die
unterschiedlichen spannungen auf der
ganzen welt die zurück auf die anfänge
als man begann strom zu verteilen
anfangs gab es keine standardisierung
und daher hatte jedes verteilernetz
seine eigene spannung und frequenz je
nachdem was ihre ingenieure für am
besten hielten im laufe der zeit wuchsen
einige unternehmen und dominierten den
markt und je mehr von deren produkte und
dienstleistungen auf den markt kamen
desto mehr wurden jeweiligen spannungen
und frequenzen quasi zum standard auch
die regierungen musste eingreifen und
gesetze und vorschriften erlassen um
geltende standards in ihren ländern zu
schaffen damit die menschen problemlos
produkte kaufen aber auch mit anderen
ländern handeln konnten die
verschiedenen netzspannungen sind bis
heute ein problem aber inzwischen ist es
viel zu spät um es zu beheben da heute
jeder so sehr auf seine elektrischen
geräte angewiesen ist und wir sie alle
ersetzen oder modifizieren müssten um
das problem zu lösen
nehmen wir zum beispiel einen
haartrockner aus den usa mit einer
nennspannung von 110 volt und stecken
ihn in eine steckdose in europa mit 220
volt brennt der haartrockner mit voller
leistung durch weil einfach zu viel
spannung oder zu viel druck anlegt und
das gerät kann damit einfach nicht
umgehen wenn wir einen haartrockner aus
europa nehmen und ihn in eine steckdose
stecken lässt sich zwar wahrscheinlich
nicht einschalten aber wenn es klappt
wird er wohl nur ein laues lüftchen
erzeugen weil einfach der nötige druck
fehlt um mit voller leistung zu
funktionieren
einige produkte können jedoch in
unterschiedlichen spannungen verwendet
werden
ihr solltet vorher dass hersteller label
auf dem produkt überprüfen um zu sehen
ob es für unterschiedliche spannungen
ausgelegt ist dieses laptop ladegerät
zeigt beispielsweise dass es mit allen
spannungen zwischen 100 und 240 volt
verwendet werden kann
dagegen ist dieses ladegerät nur für 220
bis 240 volt ausgelegt
okay das war's für dieses video aber
wenn ihr mehr über elektrotechnik lernen
wollt dann schaut euch doch dieses video
hier an und ich sehe ich dann dort für
die nächste lektion
lasst mir eure fragen und kommentare
bereich unten da und vergesst nicht
unser facebook instagram twitter und
beendigung mindset dotcom zu folgen
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