Die Spannung, die eigentlich gar nicht da sein sollte

Der Schalter ist aus, die Leitung scheinbar spannungsfrei – und trotzdem zeigt das Messgerät plötzlich eine Spannung an. Gerade bei langen Leitungen oder parallel verlegten Adern kann dieses Phänomen auftreten. Auf dem Display stehen beispielsweise 80, 120 oder sogar annähernd 230 Volt. Eine Spannung, obwohl der Stromkreis abgeschaltet ist? Was zunächst nach einem Fehler aussieht, lässt sich in vielen Fällen mit einem ganz normalen physikalischen Effekt erklären: der kapazitiven oder induktiven Einkopplung.

Elektrische Leitungen liegen in der Praxis selten vollständig voneinander getrennt. Adern befinden sich über längere Strecken nebeneinander, sind durch die Isolierung voneinander getrennt und bilden dadurch ungewollt kleine Kapazitäten. Wird eine spannungsführende Ader neben einer abgeschalteten Leitung geführt, kann sich das elektrische Feld auf die benachbarte Ader auswirken. Dadurch entsteht dort ein Potential, obwohl die Leitung selbst nicht aktiv mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Die beiden Adern bilden vereinfacht betrachtet einen kleinen Kondensator. Je länger die parallele Strecke und je kleiner der Abstand, desto stärker kann dieser kapazitive Einfluss werden.

Auch magnetische Felder können eine Rolle spielen. Fließt Wechselstrom durch einen Leiter, entsteht um ihn ein sich ständig veränderndes Magnetfeld. Verläuft daneben eine weitere Leitung, kann dieses wechselnde Magnetfeld dort eine Spannung induzieren. Das Prinzip ist dasselbe, das auch Generatoren und Transformatoren zugrunde liegt: Eine Änderung des magnetischen Feldes kann eine elektrische Spannung hervorrufen. Bei dicht nebeneinander verlegten Leitungen spricht man deshalb je nach Ursache von kapazitiver oder induktiver Einkopplung.

Besonders auffällig wird das Ganze bei hochohmigen Messgeräten. Ein modernes Digitalmultimeter belastet den gemessenen Stromkreis nur sehr wenig und besitzt typischerweise einen hohen Eingangswiderstand. Genau das ist für präzise Messungen grundsätzlich erwünscht – kann bei einer eingekoppelten Spannung aber zu einer überraschenden Anzeige führen. Das Messgerät benötigt nur einen sehr kleinen Strom, um eine Spannung anzuzeigen. Dadurch kann beispielsweise eine scheinbare Spannung von deutlich über 100 Volt messbar sein, obwohl hinter dieser Spannung kaum nutzbare Leistung steckt.

Hier liegt auch der entscheidende Unterschied zwischen einer tatsächlich gespeisten Leitung und einer sogenannten Scheinspannung. Die Anzeige von 230 Volt bedeutet nicht automatisch, dass an der Leitung auch eine leistungsfähige Spannungsquelle angeschlossen ist. Wird die Leitung mit einem geeigneten zweipoligen Spannungsprüfer belastet, kann eine solche eingekoppelte Spannung unter Umständen deutlich zusammenbrechen. Das Messgerät mit seinem hohen Eingangswiderstand zeigt dann vorher eine Spannung an, die unter Belastung praktisch verschwindet. Für die Beurteilung elektrischer Anlagen ist deshalb nicht allein entscheidend, welchen Spannungswert ein Messgerät anzeigt, sondern auch, unter welchen Bedingungen dieser Wert gemessen wurde.

Ganz harmlos darf man das Phänomen trotzdem nicht abtun. Eine gemessene Spannung ist zunächst als Spannung zu behandeln, bis eindeutig festgestellt wurde, woher sie stammt und dass der betreffende Stromkreis tatsächlich freigeschaltet ist. Für Arbeiten an elektrischen Anlagen gelten deshalb klare Regeln zur Spannungsfreiheit und zur Prüfung. Die sogenannte Spannungsfreiheit wird nicht dadurch festgestellt, dass ein einzelnes Messgerät zufällig einen niedrigen Wert anzeigt. Sie muss fachgerecht festgestellt werden.

Scheinspannungen zeigen damit ein interessantes Detail der Elektrotechnik: Eine Leitung muss nicht direkt an eine Spannungsquelle angeschlossen sein, damit sich an ihr ein messbares Potential ergibt. Elektrische und magnetische Felder wirken auch über die eigentliche Leiterverbindung hinaus. Was auf dem Display des Messgeräts wie eine ganz normale Spannung aussieht, kann deshalb physikalisch etwas völlig anderes sein als eine tatsächlich gespeiste Leitung. Gerade deshalb lohnt sich bei ungewöhnlichen Messwerten ein zweiter Blick – nicht nur auf die Zahl, sondern auf den gesamten Stromkreis.