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Strom und Elektrizität
Heute ist die Elektrizität von unserem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Alle möglichen Geräte benötigen Strom um zu funktionieren. Deshalb ist es wichtig die Grundlagen der Elektrizität zu verstehen.
Elektrischer Strom ist die Bewegung von Elektronen, durch einen leitenden Materialien zum Beispiel Metalle. Strom entsteht, wenn eine elektrische Spannung anliegt, die eine Kraft auf die Ladungsträger ausübt und sie dazu bringt, sich zu bewegen. Dieser Stromfluss kann verschiedene Wirkungen haben und zur Übertragung von Energie und Informationen genutzt werden.
Die Einheit für elektrischen Strom ist das Ampere (A). Ein Ampere entspricht dem Fluss von einer Coulomb Ladung pro Sekunde. Damit der Strom fließen kann wird ein geschlossener Stromkreis benötigt. Ein Stromkreis besteht dabei aus einer Energiequelle (Batterie oder Generator) und verschiedenen Bauelementen oder Verbrauchern, die den Strom nutzen. Die Verbindung zwischen Energiequelle und Verbraucher erfolgt über elektrische Leitungen, die den Strom transportieren. Durch den geschlossenen Stromkreis kann der elektrische Strom dann kontinuierlich fließen.
Es gibt verschiedene Arten von Schaltungen in einem Stromkreis, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften haben. Eine Reihenschaltung ist eine Schaltung, bei der die Bauelemente in einer Reihe geschaltet sind. Der Strom fließt nacheinander durch jedes Bauelement. Die Spannung teilt sich auf die Bauelemente auf. In einer Reihenschaltung ist die Gesamtspannung die Summe der Einzelspannungen. Das bedeutet, dass die Spannung über den Bauelementen addiert wird. Die Stromstärke bleibt in einer Reihenschaltung konstant, da der gleiche Strom durch jedes Bauelement fließt. Bei einer Parallelschaltung dagegen sind die Bauelemente parallel zueinander geschaltet. In einer Parallelschaltung teilt sich der Strom auf und fließt durch verschiedene Pfade. Jedes Bauelement hat dabei die gleiche Spannung, da sie direkt mit der Spannungsquelle verbunden sind. Die Gesamtstromstärke in einer Parallelschaltung ist die Summe der Einzelstromstärken.
Eine wichtige Wirkung des elektrischen Stroms ist auch seine chemische Wirkung. Diese beruht darauf, dass Strom die Zusammensetzung von Materialien verändern kann. Ein Beispiel dafür ist das Laden einer Batterie oder eines Akkus. Beim Laden wird durch den Stromfluss eine chemische Reaktion ausgelöst, die die Batterie auflädt. Ein weiteres Beispiel für die chemische Wirkung des elektrischen Stroms ist das Verchromen von Gegenständen. Hierbei wird eine dünne Chromschicht auf die Oberfläche des Gegenstands aufgebracht, indem Strom durch eine Chromlösung geleitet wird. Eine weitere wichtige Wirkung des elektrischen Stroms ist die thermische Wirkung. Durch den Stromfluss wird Wärme erzeugt, die zur Erwärmung von Materialien genutzt werden kann. Bekannte Beispiele für die thermische Wirkung des Stroms sind ein Föhn oder ein Herd. In einem Föhn wird elektrischer Strom verwendet, um einen Heizdraht zu erhitzen, der dann warme Luft erzeugt. Ein Herd funktioniert auf ähnliche Weise, indem elektrischer Strom durch Heizspiralen fließt, um Töpfe und Pfannen zu erhitzen. Damit elektrischer Strom fließen kann, müssen bestimmte Voraussetzungen und Bedingungen erfüllt sein.
Ein elektrisches Feld existiert in der Nähe einer elektrischen Ladung. Es ist ein unsichtbares Feld, das eine Kraft auf geladene Teilchen ausübt. Es wird durch sogenannte Feldlinien dargestellt. Feldlinien zeigen die Richtung und Stärke des elektrischen Feldes an. Zwischen zwei entgegengesetzt geladenen Platten verlaufen die Feldlinien von der positiv geladenen zur negativ geladenen Platte. Ein elektrisches Feld kann die Bewegung von geladenen Teilchen beeinflussen und elektrische Kräfte erzeugen.
Will man den elektrischem Strom und die Spannung messen, dann benötigt man spezielle Messgeräte. Ein Strommesser, auch Amperemeter genannt, misst die Stromstärke in Ampere (A). Ein Spannungsmesser (Voltmeter) misst die elektrische Spannung in Volt (V).
Im Alltag nutzen wir in Haushalten Wechselspannung aus der Steckdose, die eine Spannung von 230 V hat. Diese Spannung ermöglicht den Betrieb verschiedener elektrischer Geräte.
Batterien und Akkus liefern hingegen Gleichstrom. Auch in Ladegeräten für Smartphones oder Laptops wird wird der Wechselstrom aus der Steckdose in Gleichstrom umgewandelt.