Stromkreis: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 20. Juni 2023, 18:59 Uhr
In einem Stromkreis fließt elektrischer Strom. Das kann zum Beispiel eine Taschenlampe sein. Die Lichtquelle ist eine Glühbirne oder eine moderne Leuchtdiode. Der Strom kommt von der Batterie durch ein Kabel in die Leuchtdiode. Durch das zweite Kabel geht der Strom zur Batterie zurück. So ist der Kreislauf geschlossen. Die Lampe brennt.
Beim Fahrrad ist es ganz ähnlich. Dort liefert der Dynamo die Kraft. Der Dynamo ist ein kleiner Generator, der Strom zum Fließen bringt. In einem Kraftwerk stehen riesige Generatoren. Ihr Strom wird durch ein Netz von Kabeln an viele Fabriken und Häuser verteilt. Von dort führt jeweils ein Kabel zurück zum Kraftwerk, damit der Stromkreis geschlossen ist.
Einen Stromkreis kann man unterbrechen. Dazu dient ein Schalter. So kann man eine Lampe, aber auch einen Föhn oder einen Fernseher, an- und abschalten.
Wissenschaftlicher ausgedrückt würde man sagen: Damit elektrischer Strom fließen kann, sind mehrere Dinge nötig: Man braucht Teilchen, die elektrisch geladen sind. Das können Elektronen sein. Außerdem müssen sich diese geladenen Teilchen frei bewegen können. Das können sie zum Beispiel gut in Kabeln aus Kupfer. Und schließlich braucht man noch etwas, was die Teilchen anzieht oder abstößt, wie zum Beispiel der Pluspol oder Minuspol einer Batterie. Wenn sich die Teilchen dann alle in eine Richtung bewegen sagt man: Es fließt ein elektrischer Strom.
Welche Begriffe gibt es rund um einen Stromkreis?
Strom kann man sich gut vorstellen durch einen Vergleich mit Wasser in einem Bach. Wasser fließt immer bergab. Ist das Gelände recht eben, dann hat das Wasser kaum Antrieb, um zu fließen. Es fließt wenig Wasser in einer bestimmten Zeit durch den Bach, die Strömung ist schwach. Ist das Gelände aber sehr steil, dann gibt es einen starken Antrieb und es fließt sehr viel Wasser in derselben Zeit. Die Strömung ist stärker.
Die elektrische Stromstärke ist ein Maß für den Durchfluss an geladenen Teilchen. Im Beispiel wäre die Stromstärke die Menge an Wasser, die der Bach mit sich führt. Man misst sie in Ampère. Ist zum Beispiel die Stromstärke 2 Ampère, dann fließen in einer Sekunde doppelt so viele Elektronen durch das Kabel wie bei 1 Ampère. Der Strom ist doppelt so stark.
Der Antrieb, der den elektrischen Strom zum Fließen bringt, wird elektrische Spannung genannt. Man misst die Spannung in Volt. Im Vergleich mit dem Wasser ist die Spannung das Gefälle des Geländes. Es kommt also drauf an, wie steil der Bach hinunter fließt. Wird ein Lämpchen zum Beispiel an eine Spannung von 6 Volt angeschlossen, so fließen doppelt so viele Elektronen als wenn es nur 3 Volt sind. Die Stromstärke wird durch den stärkeren „Antrieb“ also auch höher und das Lämpchen leuchtet heller.
Die Leistung misst man in Watt. So ist es heute auf allen elektrischen Geräten angeschrieben: Je mehr Watt ein Mixer, Lautsprecher oder Föhn hat, desto kräftiger ist das Gerät auch. Ein üblicher Föhn hat etwa eine Leistung von 1000 bis 2000 Watt, das sind 1-2 Kilowatt. Abgekürzt: 1000 W = 1 kW.
In der Alltagssprache kann man sagen: Jede Lampe oder jeder Föhn bremst den Strom. Er bietet also Widerstand. Den misst man in der Maßeinheit Ohm. Je höher der Widerstand, desto höher muss die Spannung sein, um „dieselbe Menge Strom hindurchzupressen“. Ein Föhn zum Beispiel bietet viel Widerstand. Deshalb kann man ihn nicht mit der Batterie einer Taschenlampe betreiben.
Wie hängen diese Maßeinheiten zusammen?
Diese Frage klärt die Physik. Am bekanntesten ist die Formel: Spannung mal Stromstärke gleich Leistung. Im Alltag sagt man dies oft mit den Maßeinheiten: Volt mal Ampère gleich Watt. Ein Beispiel: Im europäischen Stromnetz beträgt die Spannung in den üblichen Steckdosen 230 Volt. Wenn der Föhn 1100 Watt liefern soll, fließt ein Strom von knapp 5 Ampère.
Ein Gerät lassen wir immer während einer bestimmten Zeitdauer laufen. Die Energie, die das Gerät dann verbraucht, misst man in Wattstunden oder Kilowattstunden. Abgekürzt sind dies Wh oder kWh. Wenn also der Föhn mit seiner Leistung von einem Kilowatt eine Stunde lang läuft, verbraucht er eine Kilowattstunde Energie. Die kostet bei uns ungefähr 30 Cent. Das hängt aber stark davon ab, wer einem den Strom anbietet, wo man wohnt und ob es in Europa gerade genügend oder eher zu wenig Strom gibt.
Hier noch einige Beispiele: Mit einer Kilowattstunde kann man etwa eine halbe Stunde lang staubsaugen oder sieben Stunden lang fernsehen. Man kann 50 Stunden lang an einem Laptop arbeiten oder 100 Stunden lang Radio hören. Eine moderne LED-Leuchte schafft es je nach Stärke auch etwa so lange. Rasieren kann man sich mit dieser Energie sogar über 2000 Mal.
Woher haben die Maßeinheiten ihre Namen?
Ampère ist die Maßeinheit für die elektrische Stromstärke. Die Einheit ist nach dem französischen Mathematiker und Physiker André-Marie Ampère benannt. Er lebte von 1775 bis 1836.
Die Maßeinheit für die Spannung ist Volt und hat ihren Namen vom italienischen Physiker Alesandro Volta. Er lebte von 1745 bis 1827.
Watt ist die Maßeinheit für die Leistung. Benannt ist sie nach dem schottischen Erfinder James Watt. Er lebte von 1736 bis 1819.
In der Maßeinheit Ohm misst man den Widerstand. Der Name kommt vom deutschen Physiker Georg Simon Ohm. Er lebte von 1789 bis 1854.
Elektrischen Strom kann man mit Wasser in einem fließenden Bach vergleichen …
… statt Wasserteilchen fließen hier Elektronen und das Bett des Bachs wäre das Kabel.
Alte Messgeräte für die Spannung (links) und die Stromstärke (rechts)
Mit einem modernen „Multimeter“ lassen sich viele elektrische Größen messen. Man muss es aber richtig anschließen und einstellen können.
