Strom, Leiter, Nichtleiter, Schalter, Stromkreis, Elektronen, Gleichstrom, Wechselstrom



Windmühlen brauchen einen Luftstrom, die Turbinen im Staudamm brauchen einen Wasserstrom. Elektrische Geräte brauchen elektrischen Strom für das Funktionieren, so muss eine Wohnzimmerlampe zum Leuchten von elektrischem Strom durchflossen werden. Für die Unterhaltung elektrischer Ströme sind Stromerzeuger erforderlich:

- Das Kraftwerk des Energieversorgers, das Wechselstrom für die Wohnzimmerlampe produziert oder

- die elektrische Batterie vom Kaufmann um die Ecke, die Gleichstrom für unsere Versuche liefert.

Das Kraftwerk liefert seinen Strom über Leitungen ins Haus. Offensichtlich kann elektrischer Strom durch Leitungen fließen, wie das Wasser vom Wasserwerk auch. Dass es sich um unterschiedliche Teilchen handelt, die da fließen und auch um unterschiedliche Leitungen, haben wir im täglichen Umgang damit bereits wahrgenommen. Die elektrischen Leiter sind mit Kunststoff ummantelt, weil der den elektrischen Strom nicht aus der Leitung "entweichen" lässt, die Ummantelung ist ein Nichtleiter, ein Isolator. Luft leitet auch nicht, wenn sie trocken ist. Feuchte Hände sind relativ gute Leiter. Destilliertes Wasser ist ein Nichtleiter. Löst man Salze im Wasser (Schweiß an der Hand!), so wird die Flüssigkeit den elektrischen Strom sehr gut leiten.

Stromkreis

Der Wasserhahn läßt den Wasserstrom fließen oder nicht, der Lichtschalter an der Wohnzimmerlampe macht das für den elektrischen Strom ebenso. Während wir Wasser sehen können, ist elektrischer Strom für uns nicht sichtbar. Die kleinen fließenden Teilchen, auch Elektronen genannt, erkennen wir nur an Ihren Wirkungen:

- der Motor dreht sich,

- der Lautsprecher tönt,

- die Wohnzimmerlampe leuchtet, usw.!

Fließt kein Strom so leuchtet sie nicht (sollte sie jedenfalls nicht ;-). Einen wichtigen Unterschied gibt es in unserem Vergleich: Das Wasser aus dem Wasserhahn muß nicht direkt zum Kraftwerk zurückfließen, unser Lampenstrom aber schon! Unser elektrischer Stromkreis muss über Leitungen (elektrische Leiter) geschlossen sein, wenn elektrischer Strom fließen soll.

Nach Wikipedia: "Metalle sind Leiter 1. Klasse. Die Leitfähigkeit von Metallen beruht auf der Anzahl der Elektronen auf ihrer Außenschale. Metalle bilden eine Kristallgitterstruktur, in der die Elektronen nur schwach gebunden sind. Die Elektronen sind mehr oder weniger frei beweglich. Leiter haben die Eigenschaft des spezifischen Widerstands, einem Maß für die Leitfähigkeit. Der beste elektrische Leiter ist Silber. Als günstigere Alternative wird aber das ebenfalls gut leitende Kupfer verwendet."

Elektronen sind nach Definition in der Physik negativ geladen: eine positive Ladung (Elektronenmangel) würde Elektronen anziehen, eine negative (Elektronenüberfluss) dagegen abstoßen. So haben Batterien einen Plus- und einen Minuspol (Gleichspannung), damit werden die Elektronen vom Pluspol (+) aufgenommen und vom Minuspol (-) weggedrückt, es entsteht ein Elektronengleichstrom. Leider hat man früher die Stromrichtung andersherum definiert: vom Plus zum Minus (die sog. technische Stromrichtung, die physikalisch genau dem Elektronenstrom entgegengesetzt ist. Das sorgt gelegentlich für Verwirrung). Wir nehmen in unseren Experimenten die technische Stromrichtung: von Plus nach Minus (sehen kann man die entgegengesetzt fließenden Elektronen sowieso nicht).

Das Kraftwerk erzeugt eine Wechselspannung, diese "drückt" die Elektronen nach einem ständigen (sinusförmigen) Wechsel der Polarität (+ und -) in die eine Richtung und dann in die andere Richtung, es entsteht eine wechselnde Fließrichtung der Elektronen, der Wechselstrom.

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Stand: 24. Jan. 2013