Definitionsgemäß ist die (elektrische) Spannung eine Größe, die angibt, wie viel Arbeit oder Energie nötig ist, um ein Ladungsträger mit einer bestimmten elektrischen Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen. Diese Definition kann man sich auch einfacher vorstellen. Damit “Strom” fließen in einem geschlossenen System fließen kann, benötigt man eine Spannung als Voraussetzung. Dabei versteht man unter dieser elektrischen Spannung die treibende Kraft, die die Ladungsbewegung (Stromstärke) ermöglicht bzw. verursacht. Grundsätzlich gilt: Je höher die Spannung, desto mehr Strom kann fließen.
Ein einfacher Stromkreis besteht aus einer Spannungsquelle und einem Verbraucher (über einen Leiter verbunden).
Spannung lässt sich mithilfe des Ohmschen Gesetzes bestimmen, sofern die Stromstärke I und der Widerstand R bekannt sind (U = R· I). In einem einfachen Stromkreis sollte (da nur eine Spannungsquelle und ein Verbraucher vorhanden ist) die Spannung an der Spannungsquelle gleich der Spannung am Verbraucher sein.
(bei nur einem Verbraucher gilt: UV(1) = US)
In der Wirklichkeit funktioniert dies nicht so einfach, damit die Spannung an der Spannungsquelle und am Verbraucher gleich sind, müssten die Verbindungsleitungen zwischen der Spannungsquelle und Verbraucher unendlich hohe Leitfähigkeit aufweisen (also kein Widerstand). In der Praxis aber hat jeder Verbindungsleitung keine unendlich hohe Leitfähigkeit (damit auch einen Widerstand), der Widerstand sorgt dafür, dass die Spannung abfällt. Dieser Widerstand lässt sich durch folgende Formel wiedergeben:
Man kann dieses Problem lösen, indem man sich den Verbindungsleiter als Widerstand vorstellt (auch in dem Schaltbild einzeichnet) und betrachtet den Rest der Leitung als unendlich hoch leitfähig.
Die Spannung ist die Energie, die pro Ladung verfügbar ist und zum Bewegen der Ladungen in einem Stromkreis verwendet wird. Sie wird in Volt gemessen und oft als “elektrische Druck” betrachtet.
Die Spannung in einem einfachen Stromkreis wird mit einem Gerät namens Voltmeter gemessen.
Wenn die Spannung in einem Stromkreis erhöht wird, erhöht sich auch der Stromfluss, da mehr Energie vorhanden ist, um die Ladungen zu bewegen.
Die Formel zur Berechnung der Spannung ist V = I * R, wobei V die Spannung, I der Strom und R der Widerstand ist.
In einem geschlossenen Stromkreis bleibt die Spannung konstant, solange sich der Strom und der Widerstand nicht ändern.
Ein höherer Widerstand führt in der Regel zu einer geringeren Spannung, da mehr Energie benötigt wird, um die Ladungen durch das Material zu bewegen.
Während die Spannung die Energie darstellt, die zum Bewegen der Ladungen verfügbar ist, ist der Strom die tatsächliche Bewegung der Ladungen.
Die Einheit der Spannung ist das Volt (V).
Die Spannung, der Strom und der Widerstand sind im Ohmschen Gesetz verknüpft, das besagt, dass die Spannung direkt proportional zum Produkt aus Strom und Widerstand ist.
Ohne Spannung gibt es keinen Stromfluss in einem Stromkreis, da keine Energie vorhanden ist, um die Ladungen zu bewegen.