Spannung
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Beim Trennen von Ladungen muss eine Kraft auf die Ladungen ausgeübt werden, um die anziehende Kraft zwischen diesen Ladungen zu überwinden. Wir können uns z.B. einen Plattenkondensator vorstellen, dessen Platten entgegengesetzt geladen sind.
Das Bild zeigt links einen Plattenkondensator, auf dessen Platten sich die Ladungen +q bzw. -q befinden. Rechts wurden die beiden Platten um eine Strecke auseinander gezogen. Dazu wurde eine Kraft F aufgewandt. Das Produkt aus dem Weg
und der Kraft F ergibt eine physikalische Arbeit
. Nach der Ladungstrennung ist diese Arbeit als elektrische Energie im elektrischen Feld E, das sich zwischen den Kondensatorplatten ausgebildet hat, gespeichert.
Als elektrische Spannung bezeichnet man diese elektriche Energie, wenn man sie auf die beteiligte Ladung normiert. D.h. die Spannung gibt an, wie viel Arbeit man pro Ladungsmenge aufgewandt hat, um die Ladung zu trennen. In Formelschreibweise heißt das für die Spannung U:
wobei im Falle des oben gezeigten Plattenkondensators die Ladungsmenge ist.
Gemessen werden elektrische Spannungen in der Einheit Volt [V], so benannt nach dem italienischen Naturforscher Alessandro Graf von Volta (1745 - 1825). Ein Volt ist die Spannung, die man erhält, wenn man zur Trennung von einem Coulomb Ladung eine Arbeit von einem Joule aufgewandt hat.
Da die elektrische Spannung aus der Ladungstrennung hervorgeht, kann man sinnvollerweise nur zwischen zwei Punkten von einer Spannung sprechen. Elektrische Spannungen werden also immer auch zwischen zwei Punkten gemessen. Die oft gehörte Aussage, dass an einem Punkt eine bestimmte Spannung anliege, ist also streng genommen falsch. Gemeint ist in diesem Fall die Spannung, die zwischen diesem Punkt und einem stillschweigend festgelegtem Bezugspunkt anliegt.
Werden zwei Punkte, zwischen denen eine Spannung anliegt, elektrisch leitend miteinander verbunden, fließt ein elektrischer Strom. Der Zusammenhang zwischen dem Strom und der Spannung wird durch das ohmsche Gesetz beschrieben.
