Spannungsverhältnisse

Spannungsverhältnisse bezeichnen das Verhältnis zweier Spannungen in einem System. Dabei kann es sich um elektrische Spannungen oder mechanische Spannungen handeln. Das Spannungsverhältnis ist in der Regel eine dimensionslose Größe, die als Quotient der beteiligten Größen definiert wird und damit eine Aussage darüber erlaubt, wie stark eine Spannung im Vergleich zu einer anderen steht.

Elektrische Spannungsverhältnisse finden sich vor allem in der Elektronik und Energietechnik. Typische Beispiele sind das Spannungsverhältnis eines Transformators, bei dem U2/U1 gleich dem Turns-Verhältnis N2/N1 ist. In Gleich- oder Wechselstromkreisen bestimmt das Spannungsverhältnis auch die Teilung einer Eingangsspannung in einen Ausgangspunkt, z. B. in einem Spannungsteiler, wobei Vout = Vin · (R2/(R1+R2)) gilt. Bei Wechselspannungen kann zusätzlich der Phasenwinkel eine Rolle spielen, weshalb man oft das komplexe Spannungsverhältnis als V2/V1 angibt, das Größe und Phasenverschiebung berücksichtigt.

Mechanische Spannungsverhältnisse beschreiben das Verhältnis von Belastungen, die auf Bauteile wirken. Typisch ist das Verhältnis von zulässiger Spannung zu real aufgebrachter Spannung (Sicherheitsfaktor) oder das Verhältnis der Hauptspannungen in einem Spannungszustand. Solche Verhältnisse entscheiden über Festigkeit, Verformung und Lebensdauer des Bauteils. In der Fatigue-Analyse spielen insbesondere Lastverhältnisse (R-Wert) eine Rolle.

Bedeutung und Anwendung: Gut definierte Spannungsverhältnisse ermöglichen eine gezielte Auslegung von Schaltungen und Strukturen, helfen bei der Fehlerdiagnose und unterstützen Simulationen. Je nach Kontext werden Spannungsverhältnisse mit Formeln oder Messgrößen beschrieben und in Normen festgelegt.