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Unterschied Gleichspannung, Wechselspannung, Mischspannung

Geschrieben von: Dennis Rudolph
Donnerstag, 28. Dezember 2017 um 20:29 Uhr

Den Unterschied zwischen Gleichspannung, Wechselspannung und Mischspannung sehen wir uns in diesem Artikel. Kurzfassung der Inhalte:

  • Eine Erklärung, was Gleichspannung, Wechselspannung und Mischspannung ist.
  • Einige Beispiele um diese drei Spannungsarten besser zu verstehen.
  • Aufgaben / Übungen damit ihr dieses Thema selbst üben könnt.
  • Ein Video, welches dieses Gebiet noch einmal erklärt.
  • Ein Frage- und Antwortbereich zu diesem Thema.

Hinweis:

Dieser Artikel ist Teil unseres Kurses zur Elektrotechnik "Von der Grundlagen der Elektrotechnik in der 5. Klasse bis zum Ingenieur".

Erklärung Gleichspannung, Wechselspannung und Mischspannung

Wir sehen uns hier an, was Gleichspannung, was Wechselspannung oder auch was Mischspannung ist. Wer mag kann sich dies für den Strom noch ansehen unter Unterschied Gleichstrom, Wechselstrom, Mischstrom, was auch hier für die Spannungen hilfreich ist.

Gleichspannung:

Die nächste Grafik zeigt einen ganz einfachen Stromkreis mit einer Energiequelle und einer Lampe. Die Energiequelle hat dabei einen Pluspol und einen Minuspol und es werden 5 Volt abgeliefert um die Lampe zum Leuchten zu bringen. Diese Spannung liegt einfach durchgehend an. Dies bedeutet, dass in der Schaltung ein Strom immer in eine Richtung fließt. Liegt die Spannung immer in einer Richtung an und fließt der Strom immer in eine Richtung dann spricht man von Gleichspannung und Gleichstrom.

Gleichspannung

Eigenschaften Gleichspannung:

  • Die Spannung hat immer das selbe Vorzeichen.
  • Die Spannung hat immer den selben Betrag.
  • Diese Spannung liegt über einen längeren Zeitraum so vor.

Beispiel: Die Spannung ist durchgehend +5 V.

Wechselspannung:

Bei der Gleichspannung lag die Spannung immer in einer Richtung an und folglich floss der Strom immer in dieselbe Richtung. Genau dies ist bei der Wechselspannung nicht der Fall. Hier "dreht" die Spannung immer wieder. Zum Beispiel dreht die Spannung von +5 V bis auf -5 V und wieder zurück. Dies passiert im Prinzip mit Zwischenschritten, also +5 V, ..., +4 V, ..., +3 V, ..., + 2 V, ..., +1 V, ..., 0 V, ..., -1 V, ..., -2 V, ..., -3 V, ..., -4 V ..., bis -5 V. Dies natürlich auch wieder zurück von -5 V auf +5 V.

Der Strom passt sich nach dem Ohmschen Gesetz an. So schwächt sich der Strom von + 5 V nach 0 V langsam ab, bei 0 V fließt kein Strom und von 0 V bis - 5V fließt zunehmend mehr Strom in die andere Richtung. Man kann sich dies wie bei einer Rampe vorstellen. Auf der Rampe liegt eine Rolle. Diese Rolle rollt von links nach rechts...

Wechselspannung Bild 1

... und wieder zurück.

Wechselspannung Bild 2

Dieses "hin und her" kann man auch optisch und mathematisch anders darstellen. Die nächste Grafik zeigt eine typische Wechselspannung in Form eines Sinus:

Wechselspannung Sinus

Eigenschaften Wechselspannung:

  • Die Polarität wechselt in regelmäßiger Wiederholung.
  • Der zeitliche Mittelwert ist laut Definition Null Volt (0 V).
  • Der Spannungsverlauf kann ein Sinus sein, muss es aber nicht.

Mischspannung:

Eine Mischspannung ist ein Mix aus Gleichspannung und Wechselspannung. Man kann diese zum Beispiel erzeugen, in dem man entsprechende Spannungsquellen gemeinsam schaltet.

Beispiele Spannungsarten

In diesem Abschnitt sollen noch ein paar Beispiele zu den Spannungsarten gegeben werden.

Beispiel 1:

Bei einer elektrischen Schaltung verändert sich die Spannung immer wieder, die Maximal- und die Minimalspannung sind dargestellt. Welche Spannungsart liegt vor?

Gleichspannung Wechselspannung Beispiel 1 Bild 1

Gleichspannung Wechelspannung Bild 2

Lösung:
Die Spannung wechselt immer wieder von + 3V auf - 3V und wieder zurück. Dies deutet auf Wechselspannung hin, auch wenn die Bilder keinen Aufschluss darüber geben, ob die Spannung im zeitlichen Mittel Null ist.

Beispiel 2:
Welche Spannungsart kommt aus der Steckdose?

Lösung:
Aus der Steckdose kommt Wechselspannung mit 50 Herz und 230 V effektiv.

Aufgaben / Übungen Gleich- und Wechselspannung

Aufgabe 1: Über eine Stunde hat man eine Spannung von konstant 3 Volt. Welche Art von Spannung liegt vor?

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Video Gleichspannung und Wechselspannung

Unterschiede Gleich- und Wechselspannung

Im nächsten Video geht es um Gleichspannung und Wechselspannung. Dabei wird zunächst erklärt, was eine Gleichspannung und was eine Wechselspannung ist und der Unterschied wird dabei klar. Das Video befasst sich mit den Grundlagen zu diesem Thema und ist damit zum Einstieg geeignet.


Nächstes Video »

Fragen mit Antworten Gleichspannung und Wechselspannung

In diesem Abschnitt erhaltet ihr noch typische Fragen zu den Spannungsarten.

F: Wann wird Gleichspannung und Wechselspannung in der Schule behandelt?

A: Oftmals wird im Sachkunde-Unterricht der Grundschule bereits eine Batterie vorgestellt, hier hat man damit oft bereits das Thema Gleichspannung zumindest kurz angesprochen. Ansonsten wird die Gleichspannung in der Regel ab der 7. Klasse im Physik-Unterricht behandelt. Spätestens in der 8. Klasse wird in Elektrotechnik normalerweise noch die Wechselspannung angesprochen.


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