Was ist Volt?
Volt (Abkürzung: V) ist die SI-Einheit der elektrischen Spannung. Sie ist benannt nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta, dem Erfinder der ersten elektrischen Batterie.
Einfach erklärt: Spannung ist der “Druck”, der Elektronen durch einen elektrischen Leiter treibt — ähnlich wie Wasserdruck, der Wasser durch ein Rohr drückt. Je höher die Spannung, desto stärker der “Antrieb” für den Strom.
Die Wasserpumpen-Analogie
Elektrizität lässt sich gut mit einem Wassersystem vergleichen:
| Elektrizität | Wasser-Analogie |
|---|---|
| Spannung (Volt) | Wasserdruck |
| Strom (Ampere) | Durchflussmenge |
| Widerstand (Ohm) | Rohrwiderstand |
| Leistung (Watt) | Hydraulische Leistung |
Eine Batterie ist wie eine Pumpe: Sie erzeugt einen Druckunterschied (Spannung), der den Strom durch den Stromkreis fließen lässt.
Das Ohmsche Gesetz
Spannung, Strom und Widerstand hängen direkt zusammen — beschrieben durch das Ohmsche Gesetz:
U = R × I- U = Spannung in Volt (V)
- R = Widerstand in Ohm (Ω)
- I = Strom in Ampere (A)
Beispiel: Eine LED mit 2V Vorwärtsspannung an 5V — welcher Vorwiderstand wird benötigt?
- Spannungsabfall am Widerstand: 5V − 2V = 3V
- Gewünschter Strom: 20 mA = 0,02 A
- Widerstand: R = U/I = 3V / 0,02A = 150 Ω
Häufige Spannungen in der Elektronik
| Spannung | Anwendung |
|---|---|
| 1,5 V | AA/AAA-Batterie |
| 3,3 V | ESP32, moderne Mikrocontroller |
| 5 V | Arduino Uno, USB |
| 9 V | 9V-Block-Batterie, viele Netzteile |
| 12 V | Computerkomponenten, LED-Streifen |
| 230 V | Europäisches Stromnetz (Wechselspannung) |
3,3V vs. 5V bei Mikrocontrollern
Ein häufiges Thema für Maker: Viele moderne Mikrocontroller wie der ESP32 arbeiten mit 3,3V, während ältere wie der Arduino Uno mit 5V arbeiten.
Das ist wichtig weil:
- Ein 5V-Signal kann einen 3,3V-Pin beschädigen
- Sensoren und Module haben unterschiedliche Logikspannungen
- Level-Shifter werden benötigt wenn man 5V- und 3,3V-Geräte kombiniert
Faustregel: Immer die Betriebsspannung im Datenblatt prüfen, bevor du Geräte verbindest.
Wie wird Spannung gemessen?
Spannung wird mit einem Voltmeter oder Multimeter gemessen. Das Messgerät wird dabei parallel zum Bauteil angeschlossen (nicht in Reihe wie beim Strommessen).
Praktischer Tipp: Jedes günstige Multimeter (ab ~10 €) kann Spannung messen. Für Maker ist das unverzichtbares Werkzeug.