Elektrizität

Was ist elektrischer Strom?

Wenn wir eine batteriebetriebene Taschenlampe einschalten, setzen sich viele kleine Teilchen in Bewegung. Sie sind es, die die Glühbirne zum Leuchten bringen. Es sind Elektronen, die sich in der Taschenlampe in eine bestimmte Richtung bewegen.

Von Johanna Rüschoff

Das Grundprinzip des elektrischen Stroms

Das Innere der Taschenlampe kann man sich als Kreislauf vorstellen: Die Batterie ist an einem Punkt durch ein Kabel mit der Glühbirne vorne verbunden. Von dort aus führt ein weiteres Kabel zurück zur Batterie. Die Elektronen wandern nun von einem Punkt der Batterie durch das Kabel und die Glühbirne zum anderen und es fließt ein Strom.

Was bringt die Elektronen aber dazu, so unermüdlich durch das Kabel zu wandern? Dazu muss man den Aufbau eines Atoms näher betrachten. Den Kern des Atoms bilden Neutronen und positiv geladene Teilchen, die Protonen.

Die Hülle des Atoms besteht aus negativ geladenen Teilchen, den Elektronen, die um den Kern herumschwirren. Entfernt man nun Elektronen von einem Atom, bleibt ein positiv geladenes Teilchen über: das Kation.

Doch weder dem Elektron noch dem Kation gefällt diese Trennung. Beide versuchen ständig, in den ursprünglichen, ausgeglichenen Zustand zurückzukehren.

An der Batterie gibt es nun einen Punkt, an dem ein Mangel an Elektronen erzeugt wird: den Pluspol. Am Minuspol gilt das Gegenteil: Es wird ein Überschuss an Elektronen hergestellt. Elektronen werden beim Minuspol deshalb abgestoßen und zum Pluspol gedrängt.

Ein Strom fließt. Das Prinzip, auf dem elektrischer Strom basiert, ist also die Eigenschaft der Elektronen, immer nach einem neutralen Zustand zu streben. Die Stromstärke gibt an, wie viele Teilchen sich gleichzeitig durch einen Leiter wie das Kabel bewegen und wird in Ampère (A) gemessen.

Strom braucht Spannung

Damit der Stromfluss aufrechterhalten werden kann und nicht abstirbt, sobald die Elektronen den Pluspol erreichen, müssen am Pluspol immer wieder Elektronen entfernt werden. Genau das tut die Batterie in der Taschenlampe mit Hilfe chemischer Reaktionen.

Man kann es sich so vorstellen, als ob in der Batterie eine Art Druck aufgebaut wird. Dieser Druck entsteht durch den Unterschied in den Ladungen am Minus- und Pluspol: die Spannung. Sie wird in Volt gemessen.

Spannung kann auch vorhanden sein, ohne dass ein Strom fließt. Der Strom dagegen kann ohne Spannung nicht fließen: Erst die Spannung zwischen Plus- und Minuspol bringt die Elektronen in Bewegung.

Warum bringt die Bewegung der Elektronen in eine bestimmte Richtung aber nun die Glühbirne in der Taschenlampe zum Leuchten? Das liegt daran, dass der feine Draht in der Birne ein Hindernis für die Elektronen darstellt.

Sie stauen sich am "Eingang" zum Draht auf, müssen sich aber schließlich doch hindurchzwängen. Dabei reiben sie aneinander und produzieren Hitze. Der Draht in der Glühbirne beginnt zu glühen und es wird Licht.

Gleichstrom aus der Batterie, Wechselstrom aus der Steckdose

Schalten wir anstatt einer Taschenlampe eine Stehlampe in unserem Wohnzimmer an, die mit einer Steckdose verbunden ist, funktioniert das ähnlich. Und doch ist der Strom aus der Steckdose ein anderer.

Der elektrische Strom, den batteriebetriebene Geräte wie die Taschenlampe erzeugen, nennt sich Gleichstrom. Hier bewegen sich die Teilchen immer in die gleiche Richtung und wandern von einen Pol zum anderen.

Beim Wechselstrom aus der Steckdose bewegen sich die Elektronen nur ein kleines Stückchen in die eine, dann sofort wieder in die andere Richtung. Plus- und Minuspol tauschen in Sekundenbruchteilen ihre Funktion.

In unserem Stromnetz geschieht das zum Beispiel 50-mal in der Sekunde. Der Vorteil von Wechselstrom gegenüber Gleichstrom besteht darin, dass bei der Übertragung weniger Energie verloren geht.

Außerdem ist es mit Wechselstrom einfacher, Spannungen zu transformieren, also umzuformen – zum Beispiel von der Hochspannung zum Niederspannungsnetz in den Haushalten.

(Erstveröffentlichung: 2007. Letzte Aktualisierung: 14.07.2020)