Elektrischer Strom - Grundlagen, Physikübungen

Elektrischer Leiter: Besitzt freie Ladungsträger (Elektronen, Ionen), die sich in eine Richtung bewegen können. Diese Verschiebung der Ladungsträger im Leiter nennt man Stromfluss. Beispiele: Metalle, Kohle, Salzwasser.

Nichtleiter (Isolator): Leitet den Strom sehr schlecht oder nicht. Zum Beispiel Glas, Gummi, Keramik oder salzfreies Wasser.

Stromkreis: Damit elektrischer Strom fließen kann, braucht man eine Elektrizitätsquelle und einen elektrischen Energiewandler ("Verbraucher"), die miteinander leitend verbunden sind, sodass sich ein geschlossener "Kreis" ergibt.

Kurzschluss
Der Strom findet einen (nahezu) widerstandsfreien Weg von einem Pol zum anderen. Deswegen kommt es meist zu hohen Stromstärken.

Erdung
Ist eine leitende Verbindung zum Erdboden. Strom kann damit über die Erde abfließen.

Elektrizitätsquelle: Stellt im Stromkreis die elektrische Energie zur Verfügung, z.B. eine Spannungsquelle wie eine Batterie. Sie ist die Ursache des Stromflusses. Eine Spannungsquelle hat getrennte Ladungsträger und dadurch einen Minus- und Pluspol.

Elektrischer Energiewandler: Ist z.B. eine Glühlampe oder ein anderes elektrisches Gerät. Wird auch "Verbraucher" genannt, obwohl er keine Energie verbraucht, sondern nur elektrische Energie in andere Energieformen umwandelt, z.B. in Licht und Wärme.

Elektrische Spannung

• Formelzeichen: \(U\)
• Basiseinheit: Volt (\(1~\mathrm{V}\))
  Für die Umrechnungen gilt z.B.:
  \( \begin{align} 1~\mathrm{MV} &= 1000~\mathrm{kV}\\ 1~\mathrm{kV} &= 1000~\mathrm{V}\\ 1~\mathrm{V} &= 1000~\mathrm{mV}\\ 1~\mathrm{mV} &= 1000~\mathrm{\mu V} \end{align} \)
• Ohne elektrische Spannung fließt kein elektrischer Strom.
• Je größer bei einem Stromkreis die Spannung ist, desto größer ist auch die Stromstärke.
• Bei Gleichspannung bewegen sich alle Elektronen immer in die gleiche Richtung.
• Bei Wechselspannung wechseln alle Elektronen gleichzeitig in kurzer Zeit ihre Richtung.

Elektrische Stromstärke \(I\) : Die Stromstärke gibt an, wie viel Ladung bzw. wie viele Elektronen pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließen. Um die Stromstärke zu messen, die durch ein Bauteil fließt, muss man ein Strommessgerät (Amperemeter) in Reihe dazu einbauen. Die Einheit der Stromstärke ist Ampere (A).

Elektrische Spannung \(U\) : Sie ist ein Maß dafür, wie viel „Antrieb“ die Elektronen haben. Um die Spannung zu messen, die an einem Bauteil anliegt, muss man ein Spannungsmessgerät (Voltmeter) parallel zum Bauteil einbauen. Die Einheit der Spannung ist Volt (V).