Quelltext der Seite Leerlaufspannung

Die '''Leerlaufspannung''' ({{EnS|''open-circuit voltage''}}, V<sub>OC</sub>) ist in der [[Elektrotechnik]] die an den Klemmen einer offenen [[Spannungsquelle]] gemessene [[elektrische Spannung]]. Das heißt, die Leerlaufspannung ist die Spannung auf der Ausgangsseite, wenn kein Verbraucher angeschlossen ist. Es fließt kein [[elektrischer Strom]], wodurch keine Spannung über den [[Innenwiderstand]] der Spannungsquelle abfällt. 

Die Leerlaufspannung ist genau dann gleich der '''Quellenspannung''' U<sub>Q</sub>, wenn innerhalb der Spannungsquelle, wie bei einem [[Generator]] oder einer [[Galvanische Zelle|galvanischen Zelle]], keine parallelen Strompfade existieren, die zum Beispiel Leckströme verursachen, welche die Leerlaufspannung verringern. Fließt ein nicht mehr zu vernachlässigender Strom und kommt es zu einem [[Spannungsabfall]] am Innenwiderstand der Spannungsquelle, so stellt sich an den Klemmen die sogenannte [[Klemmenspannung]] ein, welche vom Betrag her immer kleiner als die Leerlaufspannung ist.

== Messung ==
Zur Messung der Leerlaufspannung ist ein [[Spannungsmessgerät]] erforderlich, das einen wesentlich höheren [[Innenwiderstand]] als die Quelle hat. Damit wird gewährleistet, dass die Belastung der Spannungsquelle durch das Messgerät und die daraus resultierende [[Rückwirkungsabweichung]] vernachlässigbar klein ist. Der Innenwiderstand marktüblicher [[Digitalmultimeter]] liegt im Bereich einiger [[Megaohm]], so dass diese Bedingung bei vielen Spannungsquellen gegeben ist.

Problematisch ist die Messung an [[hochohmig]]en Quellen, zum Beispiel an Hochspannungsquellen sowie im Generatormodus betriebenen [[Fotodiode]]n bei geringer Beleuchtung oder [[Fotozelle]]n. Bei Hochspannung kann das stromlos arbeitende, aber eher als [[Indikator (Technik)|Indikator]] anzusehende [[Elektrometer]] verwendet werden. Bei niedrigen Spannungen dient zur Messung ein [[Elektrometerverstärker]] oder [[Instrumentenverstärker]] mit [[Sperrschicht-Feldeffekttransistor]]en; auch diese besitzen – abgesehen vom Isolationswiderstand – einen unendlich großen Eingangswiderstand.

== Beispiele ==
=== Transformatoren und Netzteile ===
Ein [[Transformator]] befindet sich im Leerlauf, wenn primärseitig die Wechselspannung U<sub>1</sub> anliegt und sekundärseitig keine Last angeschlossen ist. Im Primärkreis fließt in diesem Fall ein Strom, der als [[Leerlaufstrom]] bezeichnet wird. Sekundär entsteht die Induktionsspannung U<sub>2</sub> (die Leerlaufspannung), die an den Sekundärklemmen nachweisbar ist. Die Leerlaufspannung kann bei kleinen Transformatoren durchaus das Doppelte der [[Nennspannung]] (Ausgangsspannung bei [[Nennstrom]]-Entnahme) betragen. Zum Beispiel geben unstabilisierte [[Steckernetzteil]]e bei geringerer als der Nennbelastung wesentlich höhere Spannungen ab als die Nennspannung.

Bei stabilisierten Netzteilen und Labornetzgeräten unterscheidet sich die Leerlaufspannung dagegen nicht oder kaum von der Nennspannung.

=== Akkumulatoren und Batterien ===
Die Leerlaufspannung von Akkumulatoren und Batterien kann zur Beurteilung ihres Ladezustandes herangezogen werden. Viele automatische [[Ladegerät]]e oder Ladeschaltungen prüfen daher beim Laden die Leerlaufspannung, indem sie zyklisch den Ladevorgang unterbrechen und die Leerlaufspannung messen. Abhängig vom Ergebnis wird der Ladevorgang fortgesetzt oder beendet. Die Leerlaufspannung am Ende des Ladevorgangs ist die [[Ladeschlussspannung]].

=== Elektrische Leitungen ===
{{Hauptartikel|Leitungstheorie}}

Eine lange [[elektrische Leitung]] ist bei Gleichspannung durch den [[Ableitungsbelag]] ihres Isolierstoffes und den [[Widerstandsbelag]] der Drähte gekennzeichnet. Beides zusammen führt dazu, dass die Spannung am Ende auch unbelastet etwas geringer ist als die Speisespannung. Bei Wechselspannung werden zusätzlich Kapazitäts- und Induktivitätsbelag der Leitung wirksam.

Die [[Dämpfung]] der Leitung steigt mit der Frequenz. Sinkt mit steigender Frequenz die Wellenlänge <math>\lambda</math> auf der Leitung in die Größenordnung der Leitungslänge, treten weitere Effekte auf, siehe auch [[Lecherleitung]]. Hat die Leitung z.&nbsp;B. die Länge <math>\lambda/4</math>, so ist die Wechselspannung am offenen Ende gegenüber der speisenden Spannung stark überhöht.

== Literatur ==
*{{BibISBN|3817117345}}

[[Kategorie:Elektrische Spannung]]