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Grundlagen: Spannung, Stromstärke und Widerstand

Das fundamentale Wissen, was am Anfang unumgänglich ist, sind die Begriffe Spannung, Stromstärke und Widerstand.

Man spricht von einer elektrischen Ladung, wenn ein Mangel oder ein Überschuss von Elektronen vorherrscht. Bei der elektrischen Ladung verhält es sich wie mit Magneten. Gleich gepolte Magneten stoßen sich ab und verschieden gepolte Magnete ziehen sich an. Genau das Gleiche gilt auch für elektrische Ladungen. Wenn an einem Ort eine negative Ladung existiert, dann werden die einzelnen Ladungsträger (die Teilchen mit überschüssigen Elektronen) versuchen, sich von den anderen negativen Ladungen zu entfernen, wenn sie hierfür eine Möglichkeit haben.

Die Bewegung dieser Ladungsträger nennt man elektrischen Strom. Nimmt man beispielsweise einen Kupferdraht und an einem Ende herrscht eine positive Ladung (Elektronenmangel) und an dem anderen Ende eine negative Ladung (Elektronenüberschuss), dann werden die Ladungsträger mit der negativen Ladung versuchen an das andere Ende des Drahtes zu gelangen. Wie bereits geschrieben ziehen die unterschiedlichen Ladungen sich an. Eben diese Bewegung der Ladungsträger nennt man elektrischen Strom. Je mehr Ladungsträger gleichzeitig fließen, umso stärker ist der Strom. Die Stromstärke ist hierbei die physikalische Einheit. Ihr Zeichen ist I und als Einheit wird Ampere verwendet, was in der Praxis durch A abgekürzt wird.

Damit die Ladungsträger sich durch das Medium (z.B. den angesprochenen Kupferdraht) bewegen können, müssen an den Enden verschiedene Ladungen (Elektronenüberschuss und -mangel) anliegen. Je größer der Unterschied zwischen diesen Ladungen ist, umso mehr Strom kann fließen. Diesen Unterschied nennt man Spannung. Anschaulich gesprochen ist die Spannung der Druck, der an den Enden des Mediums auf die Ladungsträger wirkt und sie damit durch das Medium bewegt. Das Formelzeichen für die Spannung ist U mit der Einheit Volt, abgekürzt V.

Der Widerstand bremst den elektrischen Strom ab. Jedes Medium, wie Kabel oder Leiterbahnen, haben einen elektrischen Widerstand, der den elektrischen Fluss, der durch sie hindurch geht, abbremst. Dieser ist für unsere Zwecke erst einmal vernachlässigbar. Man kann Widerstände aber auch als Bauteil kaufen und in seinem Versuchsaufbau hinzufügen, um den Strom an einer bestimmten Stelle zu bremsen. Dabei fällt eine bestimmte Menge an Spannung an dem Widerstand ab und nur ein Teil der Spannung, die auf den Widerstand getroffen ist, fließt nach dem Widerstand weiter. Anschaulich kann man sich das mit einem Wasserschlauch verdeutlichen: Auch wenn Sie an einem Ende Wasser mit hohem Druck hineinpumpen, kommt an der andere Seite deutlich weniger raus, wenn sie den Schlauch in der Mitte zusammendrücken. Der Widerstand verwendet als Formelzeichen R und als Einheit Ohm, das üblicherweise mit einem Ω geschrieben wird.

Für die Berechnung gilt das Ohmsche Gesetz:

Ohmsches Gesetz



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