Es gibt viele verschiedene Arten von Batterien, und die meisten haben unterschiedliche Spannungen, die von 1,5-Volt-AA-Batterien bis hin zu den üblichen 12-Volt-Autobatterien reichen. Viele Menschen wissen jedoch nicht genau, worauf sich der Begriff "Spannung" bezieht.
Physik und Terminologie
Der Begriff „Spannung“ in einer Batterie bezieht sich auf die Differenz des elektrischen Potenzials zwischen dem Plus- und Minuspol einer Batterie. Ein größerer Potentialunterschied führt zu einer größeren Spannung.
Elektrisches Potenzial bedeutet die Ladungsdifferenz zwischen zwei Punkten – in diesem Fall den beiden Polen einer Batterie. Einer ist positiv geladen, der andere negativ geladen. Eine negative Ladung bedeutet einfach, dass am Anschluss ein Überschuss an negativ geladenen Teilchen oder Elektronen vorhanden ist, während an einem positiv geladenen Anschluss diese Elektronen fehlen. Die physikalische Trennung der beiden Anschlüsse verhindert, dass die Elektronen vom negativ geladenen zum positiv geladenen Anschluss wandern. Sobald die beiden Anschlüsse beispielsweise über einen Stromkreis verbunden sind, können sich die Elektronen frei entlang des Stromkreises bewegen und sich von der negativen Elektrode zur positiven bewegen. Diese Elektronenbewegung wird als elektrischer Strom bezeichnet, der in Ampere oder Ampere gemessen wird.
Geschichte
Die Einheit des elektrischen Potenzials, das Volt, ist zu Ehren von Alessandro Volta benannt, einem Physiker, dem die Erfindung der ersten elektrochemischen Zelle im Jahr 1800 zugeschrieben wird. Seine Zelle bestand aus einer Zink- und einer Kupferelektrode, die in eine Elektrolytlösung aus Salz und Wasser getaucht waren. Er machte auch den Elektrophor populär, eine Maschine, die große Mengen statischer Aufladung erzeugen konnte. Er hat es jedoch nicht erfunden, obwohl ihm dies oft zugeschrieben wird. Volta wurde 1810 von Napoleon Bonaparte gezählt, und eine der SI-Einheiten der Elektrizität, das Volt, wurde 1881 nach ihm benannt.
Missverständnisse
Da es sich eher um einen Unterschied im elektrischen Potenzial als um eine elektrische Strommenge handelt, ist Hochspannung nicht unbedingt gefährlich, während Hochstrom dies sein kann. Wenn es um Elektrizität geht, wird oft die Analogie eines Wasserschlauchs verwendet. In dieser Analogie wird die Spannung mit der Wasserdruckdifferenz verglichen – eine hohe Druckdifferenz führt zu einem schnelleren Elektronenfluss. Strom, gemessen in Ampere, beschreibt, wie schnell sich ein bestimmtes Elektronenvolumen an einem bestimmten Punkt im Stromkreis vorbeibewegt. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Batterien haben möglicherweise hohe Spannungen, aber die verfügbare Stromstärke hängt von dem Stromkreis ab, in dem die Batterie verwendet wird, nicht von der Batterie selbst.
Verwendet
Mit der Weiterentwicklung der Batterietechnologie sind Geräte, die mit Batteriestrom betrieben werden, kleiner und leistungsstärker geworden. Die weit verbreitete Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ionen) hat zum Beispiel dazu geführt, dass Mobiltelefone exponentiell kleiner wurden als ihre Vorfahren, hauptsächlich aufgrund ihres geringen Leistungsgewichts. In diesen Batterien bewegt sich ein Lithium-Ion beim Entladen in eine Richtung zwischen Anode und Kathode und beim Wiederaufladen in die andere Richtung.
Der Toyota Prius, ein beliebtes Hybridauto, kam mit Nickel-Metallhydrid-Batterien (Ni-MH) auf den Markt. Die nächste Generation von Akkus, die Ende 2009 erhältlich ist, wird aufgrund ihrer Vorteile gegenüber dem Ni-MH-Akkupack ebenfalls Lithium-Ionen sein.
Fazit
Batterien haben einen Spannungsbereich von einigen Hundertstel Volt bis zu vielen Hundert Volt, abhängig von der Größe der Batterie und den Materialien, aus denen sie hergestellt ist. Sie sind eine hervorragende Möglichkeit, verschiedene Arten von Geräten mit Strom zu versorgen, unabhängig von den Spannungsanforderungen dieser Geräte.