Grundlagen der Stromversorgung für spartenfremde Fachkräfte

Die elektrische Spannung
Grundlagen der Elektrotechnik
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Wasser kann nur dann durch eine Leitung fließen, wenn es mit einer Pumpe oder
aufgrund eines natürlichen Gefälles hineingedrückt wird. Es muss also ein Druck
vorhanden sein, der das Wasser durch die Leitungen presst. Trotz des Druckes, den
die Pumpe ausübt, können sich die Wasserteilchen nicht bewegen. Erst wenn wir
Anfang und Ende einer solchen Leitung miteinander verbinden, so erhält man einen
geschlossenen Wasserkreislauf. Wir sehen, dass das Wasser von der Pumpe stets
in die gleiche Richtung gedrückt wird. Je größer diese Kraft ist, um so höher ist der
Wasserdruck.
A Druck
Sog B
Pumpe
A B
Elektronenüberschuß
-
Batterie
Elektronenmangel
+
Überträgt man diese Verhältnisse auf den
elektrischen Bereich, so ergeben sich große
Ähnlichkeiten. Die Bewegung der Elektronen
wird durch eine Elektronenpumpe, die man
Stromquelle nennt (z. B. Batterie),
hervorgerufen. Die Spannung der Batterie
muss also eine Art Kraft sein und einen
elektrischen Druck ausüben.
Zwischen den Polen einer Batterie besteht
ein Spannungsunterschied, der durch die
Zeichen Plus und Minus ausgedrückt wird. Eine herrschende Spannungsdifferenz
heißt aber, dass der eine Punkt stärker mit Elektronen besetzt sein muss als der
andere. In der Elektrotechnik ist das stets beim Minuspol der Fall. Dort herrscht also
ein Elektronenüberschuss, während am Pluspol ein Elektronenmangel besteht. Um
einen Ausgleich zwischen beiden Punkten zu erreichen, um ein Gleichgewicht in der
Elektronenverteilung herzustellen, fließen die Elektronen in einen geschlossenen
Leitungskreis immer vom Minuspol zum Pluspol.
Leider hat man in den Anfängen der Elektrotechnik,
als die Elektronen noch nicht bekannt waren, die
Stromrichtung aufgrund galvanischer
Beobachtungen (Abscheiden von Metall und
Wasserstoff am Minuspol) gerade umgekehrt
festgelegt und die grundlegenden Gesetze darauf
aufgebaut. Bei dieser konventionellen, jedoch
physikalisch falschen Stromrichtung, ist der
Stromweg außerhalb der Stromquelle von Plus nach
Minus angenommen. Diese konventionelle
Stromrichtung, die genormt ist, wird heute in der
Starkstromtechnik allgemein verwandt und als
technische Stromrichtung benannt.
Wasserkreis
Pumpe
Will man eine Spannung messen, so ist das Messinstrument (Spannungsmesser) an
den zwei Polen der Schaltung anzuschließen, zwischen denen die
Spannungsdifferenz auftritt. Die Maßeinheit für die elektrische Spannung ist das Volt
(nach dem italienischen Physiker Volta, 1745-1827), Kurzzeichen: V.
Während das Kurzzeichen für Gleichspannung und Gleichstrom aus zwei parallelen
Strichen besteht (=), sieht das Zeichen für Wechselstrom und Wechselspannung
sinngemäß wie eine Welle aus (≈).
Schalten wir in unsere Wasserleitung eine andersartige Pumpe, eine Kolbenpumpe
ein, so sehen wir, dass das Wasser ständig hin und herfließt. An den Anschlüssen