Wechselspannung einfach erklärt

Anders als bei meinem ersten Versuch, ein Leiter durch das Magnetfeld hin und her zu bewegen, wird die Wechselspannung, die unser Netz speist durch eine rotierende Bewegung erzeugt.

Wechselspannung im Generator durch Drehbewegung

Man spricht hier von einem Generator. Im Prinzip funktioniert dieser auf dieselbe Art und Weise wie hier gezeigt, jedoch sind alle Komponenten so gebaut und angeordnet, dass eine optimale Spannungserzeugung möglich gemacht wird.

Durch die rotierende Bewegung im Generator werden die Elektronen der Stromquelle rasch hin und her gejagt.

Die freien Elektronen fließen also in einem Wechselstromkreis niemals nur in eine Richtung, sondern sie schwingen hin und her. 

In unserer elektrischen Energieversorgung wechselt die Spannung in einer Sekunde 50mal hin und her. Man spricht hier von 50 Hertz (Hz).

Diese Zeichnung zeigt die Drehbewegung vom Wechselstromgenerator in einem Magnetfeld. 

Anders als bei meinem Versuch, bei dem ich die Spule hin und her bewegt habe, dreht sich nun die Leiterspule im Magnetfeld.

Das ist schlicht und einfach viel effizienter und kann beispielsweise von einem Windrad direkt übernommen werden.

Die Sinuskurve

Anhand der braun eingefärbten Kurve (Sinuskurve) ist zu sehen, wie sich die Spannung dazu verhält

Damit die in unserem Netz üblichen 230V Spannung erzeugt werden kann, wird an der positiven Halbwelle maximal 325V erzeugt, danach sinkt die Spannung wieder ab und erreicht den sogenannten Nullpunkt (0V). In diesem Moment wird 0V gemessen. 

Theoretisch kann man in diesem Moment die Leitung anfassen, ohne einen Stromschlag zu erleiden.

Weiter geht es in die negative Halbwelle und es wird eine negative Spannung von maximal -325V erreicht. 

Dieser Vorgang geschieht 50mal in der Sekunde, also mit 50 Herz.

Misst man nun die Spannung am Generator, wird eine Spannung von 230V angezeigt. Das ist sozusagen der Effektivwert also die Spannung, die effektiv erreicht wird.

Bewegung der Elektronen im Leiter

Bei der Wechselspannung bewegen sich die Elektronen also immer hin und her und niemals eine weite Strecke in eine Richtung. Verwirrend, oder?

Hier hilft es, sich einfach eine Rohrleitung vorzustellen. Diese Leitung ist komplett gefüllt mit Kügelchen, die Elektronen darstellen.

Egal wie lange die Leitung nun ist, stopft man weitere Kügelchen in diese Leitung, fallen auf der anderen Seite dieselbe Menge der Kügelchen wieder heraus. Also dieser «Impuls» wird sofort weitergegeben und das über weite Strecken.

Also das Hin- und Her-Schwingen der Elektronen wird vom Generator her über weite Strecken weitergegeben, bis zu dir nach Hause. Beim Verbraucher kann diese Schwingung nun in eine andere Energieform umgewandelt werden. Wie beispielsweise Wärme.

Nächster verwandter Beitrag: Gleichspannung einfach erklärt