Was ist Ausgangsspannung?

Elektrizität kommt von einer Vielzahl von Kräften, die Elektronen bewegen. Die Ausgangsspannung kann erzeugt und sofort durch eine Reihe von Leitern zu ihrem endgültigen Bestimmungsort geleitet werden. Andere Formen der Ausgangsspannung werden in chemischer Form gespeichert und später freigegeben. Diese Art von Ausgangsspannung liefert die Energie, die verschiedene kommerzielle und industrielle Geräte antreibt.

Spannung ist der Ladungsunterschied zwischen zwei verschiedenen Punkten. Je höher die Spannung, desto größer ist der Stromfluss. Der Strom erfährt einen Widerstand gegen seinen Fluss; die Höhe der Spannung bestimmt, inwieweit der Strom diesen Widerstand überwindet. Die Spannung wird mit einer Standardeinheit namens Volt gemessen. Ein Volt treibt ein Coulomb an, die Standardeinheit einer elektrischen Ladung. Die Spannung kann gleich- oder wechselnd sein: Ein Gleichstrom fließt in eine Richtung, während ein Wechselstrom oft seine Richtung umkehrt.

Die Ausgangsspannung ist die Spannung, die von einem Gerät, wie einem Spannungsregler oder einem Generator, abgegeben wird. Spannungsregler halten konstante Spannungspegel aufrecht. Stromgeneratoren verwenden eine Brennstoffquelle wie Sonnenlicht, Kohle oder Kernenergie, um sich drehende Turbinen anzutreiben, die mit Magneten interagieren, um Elektrizität zu erzeugen. Ein Leiter überträgt die Ausgangsspannung zu verschiedenen Zielen, wie Haushalten und Unternehmen. Halbleitermedien leiten Spannung.

Leiter lassen elektrische Ströme frei fließen. Isolatoren umgeben die elektrischen Leitungen und lassen keine Ströme durch sie hindurch. Nichtmetallische Feststoffe dienen als starke Isolatoren, während Kupfer und Aluminium als Leiter dienen. Elektronen in Kupfer sind frei und stoßen sich gegenseitig ab, was bedeutet, dass Kupferelektronen nicht fest mit dem Kupfer verbunden sind und sich vom Kupfer lösen können. Elektrische Ströme verursachen eine Kettenreaktion, die den Strom durch das Kupfer leitet.

Bestimmte Geräte wie Batterien speichern Strom, bis er von elektronischen Geräten benötigt wird. Batterien wandeln chemische Energie in elektrische Energie um. Elektrochemische Zellen sind durch leitfähige Elektrolytanionen – Atome, die Elektronen aufgenommen haben – und Kationen oder Atome, die wahrscheinlich Elektronen verlieren, verbunden. Elektrische Leiter werden durch einen Elektrolyten – eine Substanz mit freien Ionen – aus einem festen oder flüssigen Stoff verbunden. Batterien haben unterschiedliche Entladeraten basierend auf der Anzahl der Elektrolyte in der Batterie und der Rate, mit der das Gerät die Batterie entlädt. Schnellere Entladungen führen dazu, dass die Batterie Strom verschwendet und weniger effizient arbeitet. Die von einer Batterie erzeugte Ausgangsspannung wird als elektromotorische Kraft oder EMF bezeichnet. Dieser Begriff ist irreführend, da es sich nicht um eine Kraft handelt: Stattdessen ist es die Energie, die von dem Mechanismus zur Verfügung gestellt wird, der den Strom erzeugt.

Verschiedene Prozesse können eine Ausgangsspannung erzeugen. Magnetische Kräfte, die auf sich bewegende Leiterladungen ausgeübt werden, können eine Spannung erzeugen, die als Bewegungs-EMK bezeichnet wird. Widerstände erzeugen eine Spannung, die in einem Stromkreis auftritt, verursacht durch Energieverlust. Die Höhe der Ausgangsspannung basiert auf der Arbeit, die die Spannung pro Ladungseinheit leisten muss, um eine Ladung zwischen zwei Punkten gegen ein elektrisches Feld zu bewegen.