Volt

Das Volt ist die im internationalen Einheitensystem (SI) für die elektrische Spannung verwendete Maßeinheit. Sie wurde 1897 nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta benannt. Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe „V“ verwendet.

Das Volt ist eine kohärente abgeleitete SI-Einheit, das heißt, sie ist mit den Basiseinheiten über den numerischen Faktor Eins verbunden.

Physikalische Einheit
Einheitenname Volt
Einheitenzeichen
Physikalische Größe(n) Elektrische Spannung
Formelzeichen
Dimension
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten
Benannt nach Alessandro Volta
Abgeleitet von Kilogramm, Meter, Ampere, Sekunde

Definition und Darstellung

Definition als SI-Einheit

Im SI-Einheitensystem ist das Volt definiert als die Potentialdifferenz (Spannung), die anliegt, wenn bei einem Strom von einem Ampere die Leistung von einem Watt (1 W) abgegeben wird.[1]

Das Watt ist mit der Energieeinheit Joule (J) und der Krafteinheit Newton (N) verbunden über:[2]

,

und somit gilt:

Reproduzierbare Darstellung

Die obige Definition kann in der Praxis nur schwer als genaue Referenz eingesetzt werden. Als Spannungsnormal wird seit 1990 ein Volt mittels des Josephson-Effekts realisiert.[3] Hierbei ist die Spannung über die Josephson-Konstante mit einer Frequenzmessung verknüpft. Diese Konstante beträgt:[4]

und ist exakt bekannt, weil die Elementarladung e und das Plancksche Wirkungsquantum h zur Definition der Maßeinheiten dienen und ihnen ein exakter Wert zugewiesen wurde. Damit kann mit Referenzmessungen die Festlegung von einem Volt auf eine sehr genaue Frequenzmessung (Zeitmessung) zurückgeführt werden.

Historische Definition

Im 19. Jahrhundert wurde die Einheiten Ampere (A) und Ohm (Ω=V/A) durch Normale definiert: das Ampere über die Menge von Silber pro Zeiteinheit, die bei Elektrolyse abgeschieden wird, und das Ohm durch ein metallisches Widerstandsnormal. Dadurch war implizit auch das Volt festgelegt. Diese Definitionen waren zunächst länderspezifisch (in Deutschland 1888) und wurden 1908 international vereinheitlicht. 1910 wurde das Volt über das Weston-Normalelement definiert, und auch das Ampere erhielt eine neue Definition. Die so definierten „internationalen“ Einheiten Vint und Ωint waren von Anfang an so gewählt worden, dass sie möglichst exakt mit den „absoluten“ Einheiten Vabs und Ωabs übereinstimmen sollten, die über die Beziehungen 1 Vabs=1 A·Ωabs und 1 Vabs·A·s=1 N·m definiert wurden. Die Abweichung betrug 3,4·10−4 bzw. 4,9·10−4.[5]

Auf Beschluss der CIPM von 1946, ratifiziert 1948 durch die 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, wurde das „internationale“ Volt als separat definierte Einheit abgeschafft; das Spannungsnormal diente nur noch zur Darstellung des Volt.[5]

1988 beschloss die CIPM mit Wirkung zum 1990 ein neues Spannungsnormal, basierend auf dem Josephson-Effekt. Für die Josephson-Konstante setzte man den Wert KJ-90 = 483 597,9 GHz/V fest.[3] Mit der Neudefinition der SI-Einheiten 2019 erhielt die Josephson-Konstante ihren heutigen exakten Wert.

Gebräuchliche dezimale Vielfache

Die Einheit Volt ist mit verschiedenen Vorsätzen für Maßeinheiten (SI-Präfixe) in Verwendung, beispielsweise:

Präfix-Schreibweise Dezimal
1 µV (Mikrovolt) 0,000 001 V
1 mV (Millivolt) 0,001 V
1 V (Volt) 1 V
1 kV (Kilovolt) 1.000 V
1 MV (Megavolt) 1.000.000 V

Einzelnachweise

  1. “The volt is the potential difference between two points of a conducting wire carrying a constant current of 1 ampere, when the power dissipated between these points is equal to 1 watt.” Beschluss des CIPM von 1946. Quelle: SI-Broschüre, 9. Auflage. (2019) Anhang 1 bipm.org (PDF)
  2. DIN 1301-1:2010 Einheiten – Einheitennamen, Einheitenzeichen, Tabelle 2.
  3. a b Beschluss des CIPM von 1988 mit Wirkung vom 1. Januar 1990. Quelle: SI-Broschüre. 9. Auflage. (2019) Anhang 1 bipm.org (PDF)
  4. CODATA Value: Josephson constant. Abgerufen am 23. Juni 2019.
  5. a b Protokoll der 9.Generalkonferenz für Maß und Gewicht. (PDF) S. 13
Amperestunde

Die Amperestunde (Ah) ist eine Maßeinheit für die elektrische Ladung. Sie gehört zwar nicht zum Internationalen Einheitensystem (SI), ist jedoch zum Gebrauch mit dem SI zugelassen, wodurch sie eine gesetzliche Einheit ist.Insbesondere bei Batterien und Akkumulatoren ist die Angabe der Nennkapazität in Milliamperestunden (mAh) üblich, der Vorsatz für Maßeinheiten Milli steht für ein Tausendstel.

Chevrolet Volt

Der Chevrolet Volt ist ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug der Kompaktklasse des Autokonzerns General Motors. Baugleiche Modelle sind der Opel Ampera (mit der ersten Generation) und der Buick Velite 5 (mit der zweiten Generation).

Die Grünen/Europäische Freie Allianz

Die Fraktion Die Grünen/Europäische Freie Allianz im Europäischen Parlament, kurz Grüne/EFA oder G/EFA ist eine Fraktion im Europäischen Parlament. Sie wird im Wesentlichen von zwei Europaparteien getragen, der Europäischen Grünen Partei (EGP) und der regionalistischen Europäischen Freien Allianz (EFA).

Nach der Europawahl 2019 schlossen sich der Fraktion 75 Abgeordnete aus 16 Ländern an – sie ist damit die viertstärkste Fraktion im Parlament. Aus dem deutschsprachigen Raum sind aus Deutschland Bündnis 90/Die Grünen mit 21 Abgeordneten sowie je ein Abgeordneter der Piratenpartei Deutschland, der Ökologisch-Demokratischen Partei, Volt Deutschland und der Partei Die PARTEI, aus Österreich Die Grünen – Die Grüne Alternative sowie aus Luxemburg Déi Gréng mit einem Abgeordneten vertreten.

Die Fraktion Grüne/EFA ist seit ihrer Gründung eine der Fraktionen mit der höchsten Fraktionsdisziplin, das heißt den kleinsten Unterschieden im Abstimmungsverhalten.

Einheitenzeichen

Das Einheitenzeichen, auch Einheitenkürzel, ist als Abkürzung für eine Maßeinheit Teil der Angabe einer physikalischen Größe, zu der noch der Zahlenwert, die sogenannte Maßzahl, benötigt wird. In einem Einheitensystem ist die Zuordnung von Maßeinheiten zu den physikalischen Phänomenen festgelegt. In den meisten Staaten sind die Einheitenzeichen des SI-Einheitensystems gemäß der EN ISO 80000-1 definiert, in Deutschland auch gemäß DIN 1301. Hierneben gibt es in vielen Ländern Rechtsvorschriften über Maßeinheiten, damit zusammenhängende Schreibweisen und Einheitenzeichen.

Elektrolokomotive

Elektrolokomotiven (kurz E-Loks oder Elektroloks, Abkürzung: Ellok) sind Triebfahrzeuge der Eisenbahn, die selbst keine Nutzlast (Passagiere, Gepäck, oder Güter) transportieren. Der Antrieb ist bei ihnen rein elektrisch, im Gegensatz beispielsweise zu dieselelektrischen, dieselhydraulischen oder dampfelektrischen Lokomotiven.

Elektronenvolt

Das Elektronenvolt, amtlich Elektronvolt, ist eine Einheit der Energie, die in der Atom-, Kern- und Teilchenphysik häufig benutzt wird. Sie setzt sich zusammen aus der Elementarladung e und der Spannung in Volt (V). Ihr Einheitenzeichen ist daher eV.

Wird ein einfach geladenes Teilchen wie beispielsweise ein Elektron oder ein Proton im Vakuum in einem elektrischen Feld beschleunigt, so ändert sich seine kinetische Energie um genau ein Elektronenvolt, wenn die Beschleunigungsspannung 1 Volt beträgt. In der SI-Einheit Joule ausgedrückt ist sein Wert exakt:

Der Wert ist deshalb exakt, weil für die Definition der SI-Einheiten (so auch des Volt) die Elementarladung einen festen Wert von 1,602176634·10−19 C zugewiesen bekam. Das Elektronvolt gehört zwar nicht wie das Joule zum Internationalen Einheitensystem, ist aber zum Gebrauch mit ihm zugelassen und eine gesetzliche Maßeinheit in der EU und der Schweiz.

Farad

Farad ist die im internationalen Einheitensystem (SI) verwendete Maßeinheit für die elektrische Kapazität. Sie wurde nach Michael Faraday benannt.

Ein Kondensator mit einer Kapazität von einem Farad (F) kann durch das Aufladen auf eine Spannung von einem Volt (V) eine Ladung von einem Coulomb (C) speichern:

.

Alternativ beschreiben kann man diesen Zusammenhang auch so:

Der überwiegende Anteil von in der Elektrotechnik eingesetzten Kondensatoren weisen erheblich kleinere Werte als ein Farad auf, so dass sehr häufig Angaben unter Zuhilfenahme von SI-Präfixen wie Mikrofarad (µF = 10−6 F), Nanofarad (nF = 10−9 F) und Pikofarad (pF = 10−12 F) anzutreffen sind.

Gilbert Bécaud

Gilbert Bécaud (* 24. Oktober 1927 in Toulon, Frankreich; † 18. Dezember 2001 in Paris; eigentlich François Gilbert Léopold Silly) war ein französischer Chansonnier. Er wurde wegen seines Temperaments auch „Monsieur 100.000 Volt“ genannt. Eines seiner Markenzeichen war seine weiß gepunktete Krawatte zum blauen Anzug.

Gleichspannung

Eine Gleichspannung ist eine elektrische Spannung, deren Augenblickswert sich über einen längeren Betrachtungszeitraum nicht ändert. Sie hat zu jedem Zeitpunkt dasselbe Vorzeichen und denselben Betrag. In erweiterter Bedeutung wird auch dann von Gleichspannung gesprochen, wenn bei einer sich periodisch ändernden Spannung der Gleichanteil vorrangige Bedeutung hat, wenn die Spannung also – im Gegensatz zur Wechselspannung – nicht die Polarität wechselt.

Liste der Bahnstromsysteme

Die Liste der Bahnstromsysteme gibt eine Übersicht über die weltweit verwendeten Bahnstromsysteme, sowohl aktuelle als auch historische. Die Tabellen geben jeweils die Nennspannungen an. Die tatsächlich an einer bestimmten Stelle der Bahnstrecke vorliegende elektrische Spannung kann innerhalb vorgegebener Toleranzbereiche von dieser Nennspannung abweichen. Abweichungen ergeben sich zum Beispiel aus der Entfernung vom Umspannwerk oder durch die Netzbelastung durch fahrende Züge. Die elektrische Energie wird dem Triebfahrzeug über eine Fahrleitung zugeführt. Diese kann als Oberleitung oder als Stromschiene ausgeführt sein.

Legende

Hauptstromsysteme eines Landes sind fett dargestellt

ehemalige Stromsysteme sind kursiv dargestellt (das kann bedeuten, dass die Bahn mit einem anderen Stromsystem weiterhin in Betrieb ist)Historische Stromsysteme bei Schmalspurbahnen in der Schweiz

Viele Schweizer Schmalspurbahnen haben im Verlaufe der Betriebszeit ihre Nennspannung geändert. Um die Übersicht zu wahren, sind die historischen Gleichspannungen dieser Bahnen bis und mit 1500 V hier nicht aufgeführt. Eine vollständige Übersicht aller aktuellen und historischen Fahrleitungsspannung bieten die Liste der Schmalspurbahnen in der Schweiz und die Liste der ehemaligen Schweizer Eisenbahnstrecken.

Lithiumbatterie

Eine Lithiumbatterie ist eine Primärzelle, bei der Lithium als aktives Material in der negativen Elektrode verwendet wird. Sie ist im Gegensatz zum Lithium-Ionen-Akkumulator nicht wieder aufladbar. Letztere werden häufig ebenfalls als Lithiumbatterie bezeichnet.

Nennspannung

Die Nennspannung, (eher selten auch Nominalspannung genannt), eines elektrischen Verbrauchers oder einer Spannungsquelle (Batterie, Generator, Stromnetz) ist der vom Hersteller oder Lieferanten spezifizierte Wert der elektrischen Spannung im Normalbetrieb. Der Begriff Nennspannung ist seit 1981 in der DIN 40200 definiert. Er ist von der Bemessungsspannung insbesondere für elektrische Betriebsmittel und Verbraucher vollständig zu unterscheiden. Die Begriffe sind auch mit der DIN 55350-12 abgestimmt, die umfassender auch nichtelektrische Werte beschreibt.

Die Nennspannung ist

Sie ist eine verallgemeinerte Bezeichnung, ein Identifikator. Sie wird hauptsächlich bei der Kennzeichnung von Spannungsquellen wie Batterien oder elektrischen Netzen verwendet. Eine Verwendung bei Betriebsmitteln, Verbrauchern, elektronischen Bauteilen oder ähnlichem ist im Allgemeinen nur innerhalb einer Typkennzeichnung üblich. Dem gegenüber beschreibt die Bemessungsspannung bzw. beschreiben Bemessungswerte grundlegende Konstruktionsdaten. Technische Daten sind dementsprechend stets Bemessungswerte. Der undefinierte, aber manchmal verwendete Begriff „Nominalspannung“ stellt auch eine Bemessungsspannung dar, da er sich auf definierte Betriebsbedingungen (eine definierte Bemessungsumgebung) bezieht.

Netzspannung

Als Netzspannung wird die von den Energieversorgern in den Stromnetzen bereitgestellte elektrische Spannung bezeichnet, die zur Übertragung elektrischer Leistung eingesetzt wird. Neben der Spannung der Hoch- und Mittelspannungsnetze wird unter Netzspannung häufig die Höhe der Wechselspannung in den Niederspannungsnetzen verstanden.

Niederspannung

Als Niederspannung bezeichnet man Wechselspannungen bis 1000 Volt und Gleichspannungen bis 1500 Volt. Der Bereich der Niederspannung umfasst neben Kleinspannungen zum Beispiel auch die 230-/400-Volt-Netze. Rechtliche Regelungen von Niederspannungsanlagen innerhalb der EU sind im Rahmen der Niederspannungsrichtlinie festgelegt.

Höhere elektrische Spannungen werden als Hochspannung bezeichnet, die im Bereich der elektrischen Energietechnik in den Bereich der Mittelspannung, Hochspannung und Höchstspannung unterteilt wird. Die Grenzwerte sind hier nicht eindeutig definiert.

Nutzbremse

Die Nutzbremse oder Rekuperationsbremse ist eine Methode, um Bewegungsenergie in speicherbare elektrische Energie umzuwandeln, und das Fahrzeug dadurch abbremsen zu lassen. Verwendet wird sie z. B. bei elektrischen Lokomotiven, Triebwagen, Oberleitungsbussen, Förderbändern im Bergbau und Seilbahnen, insbesondere Erztransport- und Materialseilbahnen, Elektroautos, Hybridelektrokraftfahrzeugen und Verbrenner-Pkw mit Stromspeicher sowie Elektrofahrrädern.

Die Nutzbremse arbeitet wie jede elektrodynamische Bremse verschleißfrei. Die Bremswirkung kommt zustande, indem die Fahrmotoren als elektrische Generatoren betrieben werden. Eine solche Nutzbremse ist eine besondere Form der elektromotorischen Bremse. Im Gegensatz zur reinen Widerstandsbremse wird die aus der Bewegungsenergie zurückgewonnene elektrische Energie bei der Nutzbremse nicht in Bremswiderständen in Wärme umgewandelt, sondern entweder in das Fahrleitungsnetz zurückgespeist oder in einem Speicher im Fahrzeug, beispielsweise einen Akkumulator oder Superkondensator, gespeichert. Entsprechend der Antriebsleistung des Motors ist die Bremswirkung im Generatorbetrieb begrenzt.

Ohm

Ohm ist die abgeleitete SI-Einheit des elektrischen Widerstands mit dem Einheitenzeichen Ω (großes griechisches Omega). Sie ist nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm (1789–1854) benannt. Das nach ihm benannte

ohmsche Gesetz stellt einen einfachen Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung (Einheit: Volt, V) und dem daraus resultierenden Strom (Einheit: Ampere, A) für sogenannte ohmsche Leiter dar. Der Kehrwert des elektrischen Widerstandes, also der elektrische Leitwert G, hat die Einheit Siemens.

Opel Ampera

Der Opel Ampera war ein viersitziges Plug-in-Hybrid-Pkw-Modell von General Motors auf Grundlage der ersten Generation des Chevrolet Volt mit Voltec-Antrieb. Die Schwestermodelle, zu denen auch die Rechtslenker Holden Volt in Australien und Vauxhall Ampera auf den britischen Inseln gehörten, wurden von Juli 2011 bis 2014 im Hamtramck-Werk von Chevrolet in Detroit hergestellt. Der rein Akku-elektrisch angetriebene Nachfolger ist in Europa ab 2017 der Opel Ampera-e auf Basis des Chevrolet Bolt.

Als „Opel Ampera“ wurde der Wagen im März 2009 auf dem Genfer Auto-Salon vorgestellt. Opel nennt es ein „Elektrofahrzeug mit Reichweitenverlängerer“, engl. abgekürzt „EREV“, wirbt jedoch auch mit: „Fahren Sie mit unserem Elektrofahrzeug in die Zukunft“.

Volt Europa

Volt Europa (üblicherweise abgekürzt Volt) ist eine pro-europäische Bürgerbewegung mit Parteicharakter, die aufgrund entsprechender rechtlicher Bestimmungen europaweit in mehreren Ländern zusätzlich als nationale Partei registriert ist. Sie wurde 2017 von Andrea Venzon, Colombe Cahen-Salvador und Damian Boeselager gegründet. Die Organisation verfolgt in vielen Politikfeldern wie Klimawandel, Migration, ökonomischer Ungleichheit, internationalen Konflikten, Terrorismus und dem Einfluss der technologischen Revolution auf den Arbeitsmarkt einen EU-europäischen Ansatz.

Die Gelder für die Aktionen der Partei wurden über Crowdfunding aufgebracht. Nach vorläufigem amtlichem Endergebnis erhielt die Partei bei der Europawahl 2019 in Deutschland ein Mandat bei 0,7 Prozent der Stimmanteile. Damit ist der deutsche Spitzenkandidat Damian Boeselager in das Europaparlament eingezogen.

Voltampere

Das Voltampere mit dem Einheitenzeichen VA ist eine gesetzliche Maßeinheit für die elektrische Scheinleistung . Sie wird bei Wechselgrößen (Wechselspannung, Wechselstrom, auch Dreiphasenwechselstrom) in der elektrischen Energietechnik zur Kennzeichnung der Anschlussleistung von elektrischen Maschinen (wie Drehstrommotoren) oder Transformatoren verwendet.

Das Watt ist die allgemeine Maßeinheit für die physikalische Größe Leistung. Als besondere Einheiten werden Voltampere für elektrische Scheinleistung und Var für elektrische Blindleistung verwendet (DIN 1301, DIN 1304, DIN 40110).

Die Einheit der Scheinleistung ist verknüpft mit SI-Einheiten gemäß

.

Wie bei Maßeinheiten üblich, werden zur Erzielung überschaubarer Zahlenwerte Vorsätze für Maßeinheiten verwendet, wie „kVA“ für „Kilovoltampere“ (= 1 000 VA) oder „MVA“ für „Megavoltampere“ (= 1 000 000 VA).

SI-Einheiten
SI-Basiseinheiten

Meter | Kilogramm | Sekunde | Ampere | Kelvin | Mol | Candela

Definierende Konstanten
Abgeleitete SI-Einheiten
mit besonderem Namen

Radiant • Steradiant | Hertz | Newton • Pascal • Joule • Watt | Coulomb • Volt • Farad • Ohm • Siemens • Weber • Tesla • Henry | Grad Celsius | Lumen • Lux | Becquerel • Gray • Sievert | Katal

Zum Gebrauch mit dem SI
zugelassene Einheiten

Minute • Stunde • Tag | Astronomische Einheit | Winkelgrad • Winkelminute • Winkelsekunde | Hektar | Liter | Tonne • Atomare Masseneinheit | Elektronenvolt | Neper • Bel, Dezibel

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