Polarität

Polarität beschreibt die Ausrichtung des elektrischen Potentialunterschieds über eine Komponente oder einen Stromkreis: ein Anschluss hat ein höheres Potenzial (positiv) und der andere ein niedrigeres Potenzial (negativ). In Gleichstromsystemen ist diese Unterscheidung dauerhaft und kritisch. Bei Wechselstrom wechselt die Polarität viele Male pro Sekunde, aber der Begriff gilt trotzdem dazu, um zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen, welches Kabel welches ist, oder um die Phasenbeziehung zwischen Spannung und Strom zu beschreiben.

Die richtige Polarität ist entscheidend, weil viele Geräte nur so funktionieren, wenn sie richtig herum angeschlossen sind. Eine Diode leitet in einer Polarität und sperrt in der anderen. Ein Elektrolytkondensator wird zerstört, wenn er falsch herum angeschlossen wird; der Elektrolyt zerfällt und der Gasdruck steigt, bis das Gehäuse platzt. Gleichstrommotoren, Relais und Galvanometer haben alle Wicklungen mit einer bestimmten Richtung. Selbst passive Bauteile wie Widerstände sind polaritätsunabhängig, aber das ist die Ausnahme.

In der Praxis ist die Polarität physisch gekennzeichnet. Die Drahtummantelung kann farbig sein: nach manchen Normen zeigt Schwarz die Minus- oder Masseleitung an, Rot die positive. Batteriepole sind mit Plus und Minus gekennzeichnet. Stecker sind so gestaltet, dass sie nicht falsch herum eingesteckt werden können. Auf der Leiterplatte zeigen die Beschriftung und Bauteilmarkierungen, welcher Anschluss wohin gehört. Klemmblöcke sind nummeriert oder farbcodiert. Fehler passieren bei der Montage, Wartung oder Feldinstallation, besonders unter Zeitdruck oder schlechtem Licht.

Polarität in verschiedenen Zusammenhängen

In Wechselstromkreisen ist die Polarität weniger absolut, aber immer noch wichtig. Fachleute sprechen von Phasenpolarität: ob zwei Wechselsignale zusammen steigen und fallen (in Phase) oder versetzt sind (außer Phase). Dreiphasenstromsysteme reagieren empfindlich auf die Phasenfolge-Polarität; wenn zwei eingehende Leitungen vertauscht werden, kehrt sich die Drehrichtung eines Motors um und kann Maschinenschäden verursachen. Die Transformatorpolarität beschreibt die relative Phasenverschiebung zwischen Primär- und Sekundärwicklung, gekennzeichnet mit Punkten oder nummerierten Anschlüssen auf der Spule.

Messinstrumente sind ebenfalls polaritätsabhängig. Die Nadel eines analogen Multimeters schlägt nach oben aus, nur wenn die positive Messspitze den Punkt mit höherem Potenzial berührt; vertauschte Leitungen lassen die Nadel nach hinten ausschlagen und können das Messgerät beschädigen. Digitale Messgeräte sind durch Diodenschutz geschützt, zeigen aber trotzdem ein Minuszeichen an, wenn die Leitungen vertauscht sind. In Stromverteilungs- und Steuersystemen lösen Polaritätsfehler Schutzvorrichtungen aus: eine vertauschte Versorgung zu einem Gleichrichterschaltkreis aktiviert seinen Eingabeschutz, anstatt eine Gleichstromausgabe zu erzeugen.