Spannung ist eine Differenz, kein Etikett

Zwei Punkte definieren eine Spannung

Spannung ist die elektrische Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten. „Knoten A hat 3 V“ bedeutet 3 V gegenüber einem angegebenen Bezug, meist dem Masse genannten Knoten. Masse ist ein rechnerischer Bezug und bedeutet nicht automatisch eine Erdverbindung. Eine Batterie kann eine Schaltung versorgen, deren gesamter Bezug gegenüber Ihrem Raum schwebt.

Definieren Sie $V_{AB}=V_A-V_B$. Hat A 3.3 V und B 1.2 V, beträgt die Spannung von A nach B 2.1 V. Das Vertauschen der Messleitungen ergibt −2.1 V. Negative Werte vermitteln daher eine Richtung und keinen unmöglichen elektrischen Zustand. Benennen Sie Knoten vor der Berechnung und führen Sie die Polarität in jeder Gleichung mit.

Eine erste Widerstandsberechnung

Für einen idealen Widerstand gilt das Ohmsche Gesetz $V=IR$. Ein 2.2-kΩ-Widerstand mit 1.5 mA Strom hat 3.3 V über sich: $2200\times0.0015=3.3$. Kilo- und Millifaktoren heben sich hier auf, aber nur wegen entgegengesetzter Exponenten. Bei 220 Ω erzeugt derselbe Strom dagegen 0.33 V. Schreiben Sie bei einem überraschenden Ergebnis immer eine Zeile in Basiseinheiten.

A (3.3 V) --- R = 2.2 kohm --- B (0 V)
                  I = 1.5 mA -->

Diese Zeichnung definiert positiven Strom von A nach B und positive Widerstandsspannung an A. Sie beschreibt eine Zweipolbeziehung und garantiert nicht, dass eine reale Quelle den angeforderten Strom liefern kann. Strombegrenzung der Versorgung, Widerstandstoleranz und Leitungswiderstand können das Ergebnis verändern.

Vor dem Verbinden lesen

Legen Sie ein Spannungsmessgerät zwischen beide Knoten und lassen Sie die Schaltung verbunden. Sein endlicher Eingangswiderstand wird ein weiterer Schaltungszweig; diese Belastung berechnen wir später. Verwenden Sie im Kurs Beispiele mit niedriger Spannung und einer Quelle von 3.3 V oder 5 V. Erfassen Sie Quellenwert, Bezug, Widerstandswert und erwartete Spannung vor der Messung. Diese Gewohnheit trennt Verdrahtungsfehler von Rechenfehlern.