Wechselspannung
Du willst wissen, was die Wechselspannung ist und wie du sie berechnest? Dann schau dir unseren Beitrag und Video an, um mehr darüber zu erfahren!
Inhaltsübersicht
Was ist Wechselspannung?
Ausschlaggebend bei einer Wechselspannung ist, dass sich die Stromrichtung sehr schnell in regelmäßigen Abständen ändert. Deshalb sprichst du auch von einem Wechselstrom. Die ständige Richtungsänderung entsteht dadurch, dass die Spannung periodisch die Polarität ändert. Unter der Polarität verstehst du dabei die Anordnung der beiden Pole (Plus und Minus) einer Spannungsquelle.
Am häufigsten begegnest du der sinusförmigen Wechselspannung. Das bedeutet, dass du den Verlauf der Spannung und der Stromrichtung mit einer Sinuskurve beschreiben kannst.
Eine wichtige Größe für die Beschreibung einer Wechselspannung ist der Effektivwert. Der Effektivwert einer Wechselspannung gibt dir an, wie groß eine entsprechende Gleichspannung sein muss, damit sie dieselbe Leistung verrichtet. Hat deine Wechselspannung zum Beispiel einen Effektivwert von 1 V, dann verrichtet sie dieselbe Leistung wie eine Gleichspannung von 1 V.
Bei einer Wechselspannung ändert sich periodisch die Polarität der Spannung. Aus dieser Änderung folgt somit ein Wechselstrom, der ebenfalls periodisch seine Richtung ändert. Die Wechselspannung kommt zum Beispiel aus der Steckdose.
Wechselspannung — Wichtige Begriffe
Damit du eine Wechselspannung beschreiben kannst, siehst du hier die wichtigsten Begriffe einer sinusförmigen Wechselspannung:
Effektivwert  (V) |
Der Effektivwert gibt an, welchen Wert eine Gleichspannung haben müsste, um dieselbe Leistung zu verrichten wie die Wechselspannung. |
Scheitelspannung/Amplitude  (V) |
Die Scheitelspannung beschreibt das positive oder negative Maximum der Spannungskurve. Bei sinusförmigen Wechselspannungen wird er auch als Amplitude bezeichnet. |
Spitze-Spitze-Spannung  (V) |
Die Spitze-Spitze-Spannung gibt den Bereich zwischen dem positiven und dem negativen Maximalwert an (Schwingungsbreite). |
Periodendauer  (s) |
Die Periodendauer beschreibt die Dauer einer ganzen Schwingung (Hoch und Tief). |
Frequenz  (Hz) |
Die Frequenz ist ein Maß für die Anzahl an Schwingungen (Hoch und Tief) pro Sekunde. Die Wechselspannung aus der Steckdose besitzt zum Beispiel eine Frequenz von 50 Hz. |
Gleichrichtwert  (V) |
Der Gleichrichtwert ist der Mittelwert des Betrages einer Wechselspannung. |
Verlauf
Der Spannungsverlauf gibt dir die verschiedenen Spannungswerte für eine bestimmte Zeit an.
![\[u= \widehat{u}_{\text{max}} \cdot \sin{\omega \cdot t}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ebd3c04d3a7311b638d649d3b6a0793e_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
- u ist die Spannung
-
ist der Scheitelwert/Amplitude
- ω ist die Kreisfrequenz
- t ist die Zeit
Den Verlauf gibt es nicht nur bei der Spannung, sondern auch beim zeitlichen Verlauf des Wechselstroms.
![\[i= \widehat{i}_{\text{max}} \cdot \sin{\omega \cdot t}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-08954d74cb83b7f00a55ee703a3ee43d_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
-
ist die Stromstärke
-
ist die Amplitude der Stromstärke - ω ist die Kreisfrequenz
- t ist die Zeit
Effektivwert
Um den Effektivwert einer Wechselspannung zu berechnen, verwendest du folgende Formel:
![\[ u_{\text{eff}} = \frac{\widehat{u}_{\text{max}}}{\sqrt{2}} \approx 0,7 \cdot \widehat{u}_{\text{s}}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e3dce64c37e83c9759d57dcdad6677d5_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
-
ist der Effektivwert der Wechselspannung
-
ist der Scheitelwert/Amplitude
Das Gleiche gilt auch für den Effektivwert des Wechselstroms:
![\[ i_{\text{eff}} = \frac{\widehat{i}_{\text{max}}}{\sqrt{2}} \approx 0,7 \cdot \widehat{i}_{\text{max}}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bf9f7f8ab9aacb998617fbcc92e282f0_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
-
ist der Effektivwert des Wechselstroms -
ist die Amplitude des Wechselstroms
Gleichrichtwert
Der eigentliche Mittelwert muss wegen der regelmäßigen Richtungsänderung der Wechselspannung immer gleich null sein. Deshalb verwendest du stattdessen den Gleichrichtwert. Er ist der Mittelwert des Betrages der Wechselspannung. Um den Gleichrichtwert zu berechnen, benötigst du folgende Formel:
![\[|u| = \frac{2}{\pi} \cdot \widehat{u}_{\text{max}} \approx 0,64 \cdot \widehat{u}_{\text{max}} \]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7c67d28f9d9f72199220cd80040a02e7_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
- |u| ist der Gleichrichtwert der Wechselspannung
-
ist der Scheitelwert/Amplitude
Dasselbe gilt auch für den Gleichrichtwert des Wechselstroms:
![\[|i| = \frac{2}{\pi} \cdot \widehat{i}_{\text{max}} \approx 0,64 \cdot \widehat{i}_{\text{max}} \]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-33ed6218c56cb9fc42ea4cd0558b3aa2_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
- |i| ist der Gleichrichtwert des Wechselstroms
-
ist die Amplitude des Wechselstroms
Drehstrom
Neben dem Wechselstrom und dem Gleichstrom gibt es auch den Drehstrom. Schau dir unbedingt unser Video dazu an, um zu erfahren, was es damit auf sich hat.
