Energie als Strom

Energieträger Elektrizität

Elektrizität? Was ist das?

Der Begriff “Elektrizität“ wurde vom griechischen Wort für Bernstein ήλεκτρον (ēlektron) übernommen. Der Grund hierfür ist eine Beobachtung, die man schon im Altertum machte: Wird Bernstein zum Beispiel mit einem Stück Leder gerieben, zieht es kleine Teilchen wie Staub an. 

Dieses Phänomen kann auch anderwärts beobachtet werden. Reibt man einen Luftballon an einem Pullover und hält ihn dann in die Gegend von Papierschnipseln, so werden diese von ihm angezogen. Das ist Elektrizität! Zieht man in völliger Dunkelheit einen Wollpullover aus, so kann man kleine Funken sehen. Auch das ist Elektrizität! Das spektakulärste natürliche Auftreten der Elektrizität ist jedoch ein Blitz. In ihm entladen sich Gewitterwolken, die durch Reibungselektrizität aufgeladen worden sind.

 
 
 

Elektronen

Die Materie (alles, was uns umgibt) ist aus Atomen aufgebaut. Als Modell (siehe Bild) kann man sich ein Atom vorstellen mit einem positiv geladenen Kern (rot), der von einem oder mehreren Elektronen (blau) “umflogen” wird. Im Normalfall sind Atome elektrisch neutral (nicht geladen). Verliert ein Atom nun aber ein Elektron, so wird es positiv geladen und zieht Elektronen an. Dies geschieht zum Beispiel bei einer Batterie oder bei einem Luftballon, an dem gerieben wurde.

Schema Elektron

Was ist elektrischer Strom?

Unter elektrischem Strom versteht man die gerichtete Bewegung von Elektronen. Elektronen im Metall sind vergleichbar mit Wassermolekülen in einer Leitung. Gibt es in einer Wasserleitung keinen Druckunterschied, bleibt das Wasser stehen. Erst durch den Druckunterschied beginnt es zu fließen, darum werden grosse Flüsse auch Ströme genannt. 

Genauso kommt es auch in einem geschlossenen Stromkreis zu einem Elektronenfluss, der elektrischer Strom genannt wird. Er versucht, den Überschuss und den Mangel an Elektronen zwischen den Polen auszugleichen. Man kann sich den elektrischen Strom als Grösse vorstellen, die angibt, wie viele Elektronen pro Sekunde durch ein System (z.B. durch einen Draht) fließen.

Stromfluss

Elektrische Ströme fliessen in den meisten Fällen in geschlossenen Stromkreisen. Ein geschlossener Stromkreis umfasst im Normalfall

  • mindestens eine elektrische Quelle (z.B ein Dynamo) und
  • mindestens ein Gerät oder Bauteil (z.B. Lichter),
  • die mit Leitungen verbunden sind.

Die nächste Grafik zeigt einen Stromkreis mit einer leuchtenden Lampe (gelb), Drähten und einer Energiequelle (die zwei Striche links).

Stromkreis

Die Grafik zeigt einen geschlossenen Stromkreis. Das Gegenteil davon ist ein offener Kreislauf. Bei diesem ist die Leitung unterbrochen, entweder durch einen (Licht-) Schalter oder zum Beispiel durch ein Durchtrennen der Leitungen. In einem offenen Stromkreis fliesst kein Strom.

 
 

Beispiel Dynamo am Fahrrad:

Ein Fahrraddynamo - kurz Dynamo - ist ein kleiner elektrischer Generator (ein Stromerzeuger, welcher aus Bewegungsenergie elektrische Energie herstellt), der während der Fahrt die Stromversorgung der Beleuchtung mittels einer Drehbewegung sicherstellt. Damit das geschehen kann, benötigen wir einen elektrischen Stromkreis.

Fahrrad-Dynamo

Wir haben ein Kabel vom Dynamo zum Frontlicht und zum Rücklicht. Ein "Rückkabel" gibt es aber nicht. Moment mal: Kein Kabel zurück? Wenn es kein Kabel zurück gibt, wieso haben wir dann einen Stromkreis? Anstatt eines Rückkabels gibt es den Metallrahmen des Fahrrads. Dieser leitet den elektrischen Strom zurück; wir erhalten damit einen geschlossenen Stromkreis.

Aus welchen Gründen kann das Licht am Fahrrad ausgehen?

  • Kabel gerissen.
  • Beleuchtung (Lampe) kaputt.
  • Dynamo vom Reifen entfernt.
  • Metall (teilweise) verrostet, leitet den Strom nicht mehr.
  • Fahrrad bewegt sich nicht.

Der Stromkreis wird beim Fahrrad über den Metallrahmen geschlossen. Könnte man auch ein Kabel verwenden?
Natürlich kann man den Stromkreis auch mit einem Rückkabel schliessen. Dies hätte jedoch den Nachteil, dass ein weiteres Kabel kaputt gehen kann. Und natürlich kostet jeder Zentimeter Kabel Geld (wenn auch nicht sonderlich viel).

Fazit elektrischer Strom

Elektrischer Strom ist unsere vielseitigste Energieform und kann daher fast überall verwendet werden. Dort, wo elektrischer Strom verbraucht wird, entstehen keine Abgase. Du brauchst auch keinen Tank neben deinen Computer oder die Stereoanlage zu stellen. Strom ist sofort in der richtigen Form verfügbar, egal wo und wann man ihn braucht.

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