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Professor Pollino Teil 5: Spannung, Strom und Widerstand

Professor Pollino 5

Lieber Professor-Pollino-Fan,

heute erkläre ich Dir, was hinter den Begriffen Spannung, Strom und Widerstand steckt. Diese drei Begriffe sind wichtig, um die Grundlagen in der Elektrotechnik zu verstehen.

Da Du im Umgang mit Elektronik meist nichts hören oder sehen kannst, möchte ich Dir die Begriffe anhand von Vergleichen mit Druckluft veranschaulichen.

Zahnrad 1
Zahnrad 1

Als Erstes wollen wir uns genauer mit dem Begriff Spannung beschaftigen. Stellt euch einen aufgeblasenen Luftballon vor. Seine Haut ist „gespannt“.

Er steht also unter Spannung. Solange der Hals noch verschlossen ist, kann keine Luft entströmen

Der Strom ist gleich null, da keine Luft entweichen kann.

Zahnrad 2

Das elektrische Gegenstück zu dem verschlossenen Luftballon wäre eine Batterie, an die kein Verbraucher angeschlossen ist.

In der Batterie wirken chemische Kräfte, die an einem Anschluss einen Elektronenüberschuss verursachen, was zu einer elektrischen Spannung führt. Diese kann man mit einem Multimeter messen und wird in Volt angegeben.

Zahnrad 2

Kein Stromfluss, weil keine Last angeschossen ist

Zahnrad 3
Zahnrad 3

Ein Strom entsteht, wenn wir den Hals des Luftballons nun öffnen. Denn dann kann der im Inneren des Luftballons herrschende Druck nach außen abgebaut werden.

Kurzer, weiter Austritt bzw. langer, enger Austritt

Im Motor sind dicke, gut leitende Kupferdrähte mit kleinem elektrischen Widerstand -> Viel elektrischer Strom

Im Kohlewiderstand ist eine dünne, schlecht leitende Kohleschicht, hoher elektrischer Widerstand -> Wenig elektrischer Strom

Zahnrad 4

Im elektrischen Schaltkreis wird der Stromfluss durch einen zwischen dem plus und minus Pol geschalteten Verbraucher ermoglicht. Physikalisch gesehen ist Strom die Ausgleichsbewegung der Elektronen vom Minuspol mit Elektronenuberschuss zum Pluspol mit Elektronenmangel.

Gemessen wird der elektrische Strom in Ampere. Die Menge der Elektronen, die in einer gewissen Zeit von plus nach minus fließen ist abhangig vom elektrischen Widerstand des Verbrauchers. Hoher Widerstand bedeutet wenig Strom, kleiner Widerstand bedeutet viel Strom. Die Groe des elektrischen Widerstandes wird mit Ohm benannt.

Zahnrad 4
Zahnrad 5
Zahnrad 5

Mit Hilfe des Luftballon-Vergleichs lässt sich das Ohmsche Gesetz herleiten. Allerdings ersetzen wir den Luftballon durch unsere Lunge. Wir pusten also eine bestimmte Luftmenge durch verschiedene lange Röhrchen (z.B. Trinkhalme) nach außen. Bei einem sehr kurzen Röhrchen (= kleiner Widerstand) und wenig Luftmengen-Durchsatz (= wenig Strom) spüren wir in unserer Lunge nur sehr wenig Gegendruck (= Spannung). Blasen wir nun in kurzerer Zeit, die gleiche Luftmasse (= viel Strom) durch ein sehr langes Röhrchen (= hoher Widerstand) spüren wir nun auf der Lunge wesentlich mehr Druck (= höhere Spannung) als vorher. Das heißt, dass der Druck (Spannung) umso höher ist, je mehr Luft (Strom) durch einen größeren Widerstand gedrückt wird.

Daraus folgt: Spannung = Widerstand x Strom oder wie der Elektroniker in Formelsprache sagt:

U (Spannung) = R (Widerstand) x I (Strom)

Ihr könnt die Gleichung überprüfen: Egal, ob ihr den Widerstand oder den Strom oder beide erhöht, die Spannung wird dann auch größer. Umgekehrt gilt natürlich das Gleiche. Wenn ihr Strom und Widerstand reduziert, wird auch die Spannung kleiner.

Professor Pollino

Formelsammlung

Spannung U in Volt (V)

U = R · I

Widerstand R in Ohm (Ω)

R = U / I

Strom I in Ampere (A)

I = U / R

Messgeräte

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