Du willst ein Video drehen. Die Kamera steht, der Hintergrund sieht gut aus und du hast dir schon überlegt, was du sagen möchtest. Nur das Licht stimmt noch nicht. Also holst du eine kleine Leuchte und schließt sie an eine Batterie an. Doch nichts passiert.
Du probierst eine andere Batterie. Klick. Die Leuchte geht an!
Beide Batterien sehen fast gleich aus. Warum funktioniert es mit der einen, mit der anderen aber nicht?
1. Was steckt dahinter?
Eine Batterie kann eine Leuchte mit elektrischer Energie versorgen. Allerdings muss sie dafür geeignet sein und noch genügend Energie bereitstellen können.
Auch die elektrische Spannung spielt dabei eine wichtige Rolle.
Um besser zu verstehen, was dahintersteckt, schauen wir uns eine wichtige elektrische Größe genauer an: die elektrische Spannung.
2. Was bedeutet elektrische Spannung?
Batterien, Netzteile und andere Energiequellen können elektrische Spannung bereitstellen. Doch was bedeutet das eigentlich?
Stell dir eine Batterie vor. Sie besitzt zwei Anschlüsse. Zwischen diesen Anschlüssen besteht eine elektrische Spannung.
Die Spannung beschreibt einen elektrischen Unterschied zwischen zwei Punkten. Bei einer Batterie betrachten wir dafür ihre beiden Anschlüsse.
Wie dieser Unterschied entsteht, schauen wir uns später genauer an.
Wie wird Spannung angegeben?
Damit wir die Spannung einer Energiequelle eindeutig angeben können, gibt es eine feste Maßeinheit: Volt. Das Kurzzeichen dafür ist V.
Auf einer Batterie findest du beispielsweise die Angabe 1,5 V. Auf einem Netzteil kann beispielsweise 12 V stehen.
Die Angaben zeigen dir, welche Spannung die jeweilige Energiequelle bereitstellt.
Die Einheit Volt wurde 1881 auf einem internationalen Elektrizitätskongress offiziell als Einheit für die elektrische Spannung festgelegt. Ihr Name erinnert an den italienischen Physiker Alessandro Volta, der um 1800 eine frühe Batterie entwickelte.
3. Warum ist die richtige Spannung wichtig?
Elektrische Geräte sind für bestimmte Spannungen ausgelegt. Deshalb ist es wichtig, auf die Angaben des Herstellers zu achten.
Eine kleine Lampe, die für 1,5 V vorgesehen ist, kann durch eine deutlich höhere Spannung beschädigt werden. Eine ungeeignete Spannung kann also dazu führen, dass ein Gerät nicht richtig funktioniert oder Schaden nimmt.
Die Spannungsangabe hilft uns dabei, eine geeignete Energiequelle für ein Gerät auszuwählen.
Ein Beispiel aus der Medientechnik
Du möchtest eine kleine LED-Leuchte für eine Videoaufnahme verwenden. Auf der Leuchte steht, welche Spannung sie benötigt.
Bevor du eine Batterie anschließt, solltest du deshalb prüfen, ob ihre Spannungsangabe zur Leuchte passt.
Das ist auch bei anderen Geräten wichtig: Kamerazubehör, mobile Leuchten und Audiogeräte benötigen eine passende Energieversorgung.
Die Spannungsangabe ist also nicht nur eine Zahl auf einer Batterie. Sie hilft uns zu beurteilen, ob eine Energiequelle grundsätzlich für ein bestimmtes Gerät geeignet ist.
4. Wie entsteht elektrische Spannung?
Bisher haben wir erfahren, was Spannung ist, wie sie angegeben wird und warum sie für elektrische Geräte wichtig ist.
Doch wie entsteht sie überhaupt?
Dazu müssen wir uns zunächst einige winzige Teilchen ansehen, aus denen die Dinge um uns herum bestehen.
Positive und negative Ladungen
Ob du eine Batterie, ein Kabel, eine Leuchte oder deine eigene Hand betrachtest: Alles besteht aus winzigen Teilchen. Sie sind so klein, dass wir sie mit unseren Augen nicht sehen können.
Einige dieser Teilchen besitzen eine elektrische Ladung. Dabei gibt es positive und negative Ladungen.
Zwei wichtige Teilchen sind:
- Protonen: Sie tragen eine positive elektrische Ladung und befinden sich im Inneren von Atomen.
- Elektronen: Sie tragen eine negative elektrische Ladung und befinden sich in der Umgebung des Atomkerns.
In Metallen, beispielsweise in den Kupferleitungen eines Kabels, gibt es Elektronen, die sich durch das Material bewegen können.
Diese Elektronen spielen eine wichtige Rolle bei elektrischen Vorgängen. Wie sie sich in einem geschlossenen Stromkreis bewegen und wie dadurch elektrischer Strom entsteht, behandeln wir später.
Was passiert in einer Batterie?
In einer Batterie laufen chemische Vorgänge ab. Diese sorgen dafür, dass sich elektrische Ladungen unterschiedlich verteilen.
Dadurch unterscheiden sich die beiden Anschlüsse elektrisch voneinander. Zwischen ihnen entsteht eine elektrische Spannung.
Du kannst dir das zunächst so merken: Die Spannung einer Batterie hängt damit zusammen, dass sich elektrische Ladungen an ihren beiden Anschlüssen unterschiedlich verteilen.
Die Batterie kann dadurch elektrische Energie an ein angeschlossenes Gerät abgeben. Wie die Elektronen dabei durch eine Leitung in Bewegung geraten und wie elektrischer Strom entsteht, ist ein eigenes Thema.
Was bedeutet „geladen“ oder „entladen“?
Im Alltag sprechen wir häufig davon, dass eine Batterie geladen oder leer ist.
Eine wiederaufladbare Batterie ist geladen, wenn sie noch genügend gespeicherte Energie besitzt, um elektrische Energie bereitzustellen. Beim Betrieb einer angeschlossenen Leuchte wird Energie aus der Batterie entnommen.
Mit der Zeit kann die Batterie immer weniger Energie bereitstellen. Sie ist schließlich entladen und muss wieder aufgeladen werden, sofern sie dafür vorgesehen ist.
Wichtig ist dabei: Eine entladene Batterie hat nicht einfach ihre Elektronen verloren. Entscheidend ist, dass die chemischen Vorgänge in der Batterie nicht mehr ausreichend Energie für den vorgesehenen Betrieb bereitstellen können.
5. Das Wichtigste auf einen Blick
Stellen wir uns noch einmal die kleine Leuchte vom Anfang vor.
Du möchtest sie mit einer Batterie betreiben und prüfst die Angaben auf der Batterie und auf der Leuchte.
Dabei helfen dir die wichtigsten Aussagen aus diesem Artikel:
- Elektrische Spannung beschreibt einen elektrischen Unterschied zwischen zwei Punkten.
- Bei einer Batterie hängt die Spannung damit zusammen, dass sich elektrische Ladungen an ihren beiden Anschlüssen unterschiedlich verteilen.
- Die Spannung wird in Volt (V) angegeben.
- Elektrische Geräte sind für bestimmte Spannungen ausgelegt. Deshalb müssen Energiequelle und Gerät zueinander passen.
- Eine entladene Batterie hat nicht einfach ihre Elektronen verloren. Sie kann nicht mehr genügend Energie für den vorgesehenen Betrieb bereitstellen.
Wenn du auf einer Batterie eine Angabe wie 1,5 V findest, weißt du nun, dass es sich um die Angabe ihrer elektrischen Spannung handelt.
6. Kannst du die Frage beantworten?
Du möchtest eine kleine Videoleuchte verwenden. Auf der Leuchte steht, dass sie für 1,5 V ausgelegt ist. Du findest eine andere Batterie, auf der 9 V angegeben sind.
Würdest du diese Batterie einfach anschließen? Begründe deine Entscheidung mithilfe dessen, was du über die elektrische Spannung gelernt hast.