Was ist Wechselspannung?
Gleichspannung und Wechselspannung im Vergleich.
Unser Stromnetz verwendet Wechselspannung. Wir sollten daher zuerst einmal verstehen, was Wechselspannung ist.
| Eine Batterie, ein Akku oder ein Netzgerät
liefern Gleichspannung. Die beiden Pole der Quelle sind mit - und + bezeichnet. Am Minuspol verlassen energiereiche Elektronen die Quelle. Sie fließen durch den Stromkreis und geben ihre Energie an ein Gerät ab. Danach kehren sie als energiearme Elektronen zum Pluspol der Quelle zurück. Die Stärke der Quelle - die Spannung - bleibt konstant. Dadurch ist auch die Stromstärke konstant. |
Wechselspannung ist anders: Hier wechseln die Anschlüsse der Quelle laufend ihre Polung. Außerdem verändert sich die Stärke der Quelle die ganze Zeit. Dadurch ändert sich auch die Stromstärke im Stromkreis ständig. Beachte: Die Länge des roten Pfeils gibt die Stromstärke an. Die Elektronen bewegen sich in Pfeilrichtung. Beachte auch, wie sich die Helligkeit der Lampe ständig verändert. |
Unten ist die Spannung, ihre Stärke und Polung aufgetragen, wie man sie auf einem Oszilloskop sehen würde (vergleiche dazu auch die Videos).
Hier kannst Du das Leuchten der Lampe noch einmal in einem Experimentvideo
verfolgen. Vergleiche mit den Animationen von oben!
Wenn Du mit der Maus in ein Video klickst, dann kannst Du den Film auch mit den
Pfeiltasten Bild für Bild weiterschalten.
| Experimentvideo Gleichspannung | Experimentvideo Wechselspannung |
| Quicktime-Film (2,26 MB) | Quicktime-Film (3,18 MB) |
Warum gehen unsere Glühlampen dann nicht ständig an und aus?
Im rechten Experimentvideo wurde als Quelle ein Funktionsgenerator verwendet. Bei ihm kann man die Frequenz der Wechselspannung (also wie schnell die Polung wechselt und wie schnell sich die Spannung verändert) einstellen. Sie wurde so niedrig gewählt, dass Du bequem beobachten kannst, was passiert.
Unser Stromnetz wechselt mit einer Frequenz von 50 Hz, d.h. die Quelle
ist 1/100 s in einer Richtung gepolt und 1/100 s in der anderen Richtung. |
Quicktime-Film (3,18 MB) |
Warum leuchtet dann die Lampe bei Wechselspannung nicht dunkler?
Wenn die Lampe mal brennt und mal ausgeht, dann müsste doch die Lampe bei Wechselspannung dunkler leuchten als bei Gleichspannung, denn unser Auge würde die Helligkeit herausmitteln!
Hätte unsere Gleichspannungsquelle z.B. 5 Volt und die
größte Spannung, die die Wechselspannungsquelle erreichen kann,
wäre auch 5 Volt, dann wäre das tatsächlich so!
Nun ist die höchste Spannung der Wechselspannungsquelle aber
höher, um diesen Effekt auszugleichen. Man nennt den höchsten
Spannungswert, den die Wechselspannung erreichen kann, die
Scheitelspannung (vgl. Diagramme oben!).
Ist die Scheitelspannung etwa 7 V, dann pendelt die Wechselspannung zwischen +
7 V und -7 V hin und her. Über die Zeit gemittelt, ist die Energieabgabe
dann genauso wie bei einer Gleichspannung mit 5 V. Man nennt die 5 Volt dann
den Effektivwert der Wechselspannung.
Scheitelspannung und Effektivwert bei unserem Stromnetz.
Unsere Wechselspannung an der Steckdose hat einen
Effektivwert von 230 V.
Damit ist die Scheitelspannung 230 V * 1,41 = 325 V.
(Der Multiplikationsfaktor ist genau Wurzel aus 2).
Wenn Du aus Versehen an beide Pole der Steckdose kommst, dann kann es sein, dass Du Glück hast, weil die Spannung in dem Augenblick 0 ist. Aber schon 5 Millisekunden später ist sie dann 325 V! So schnell wirst Du wohl kaum wegkommen!
Die Pole der Steckdose unter gar keinen Umständen berühren! Lebensgefahr!
© alle Fotos, Filme und Grafiken: Klaus-Dieter Grüninger, Landesbildungsserver