Elektrischer Strom
Elektrischer Strom ist für unser Leben wichtig und daraus nicht mehr wegzudenken.
Er betreibt Maschinen, erzeugt Licht und Wärme. Auch zur Übertragung von Bild und Ton ist er notwendig.
Wie wichtig er für unser Leben ist, fällt erst auf, wenn es plötzlich zu einem Stromausfall kommt.
Wusstest du schon, dass …
- es Michael Faraday 1831 gelang, mechanische in elektrische Energie zu verwandeln?
- 1866 Werner von Siemens den ersten elektrischen Generator baute?
- Thomas Alva Edison 1880 das Patent (Schutzrecht für eine Erfindung) für seine Glühlampe in den USA bekam?
Was ist elektrischer Strom?
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Er entsteht durch die Bewegung von Elektronen (= negativ geladene Teilchen eines Atoms) durch einen elektrischen Leiter.
Strom kann nur fließen, wenn elektrische Spannung vorhanden ist. In einer Batterie, einem Akku (Akkumulator) oder Generator (dein Fahrraddynamo ist ein Generator) sammeln sich in einem geschlossenen Stromkreis die Elektronen am Minuspol. Das bedeutet, dass am Pluspol des Stromkreises weniger Elektronen sind – ein Ungleichgewicht zwischen den Polen ist entstanden = Spannung. Elektrische Spannung wird in Volt (V) gemessen.
Die Menge der elektrisch geladenen Teilchen, die fließt ist die Stromstärke. Sie wird in Ampere (A) gemessen.
Wird der Stromkreis unterbrochen, zum Beispiel durch einen Schalter oder eine Sicherung, kann der Strom nicht mehr fließen.
Leitfähigkeit
Der Verbindung (= Stromleitung) vom Erzeuger zum Verbraucher kommt besondere Bedeutung zu. Sie muss Strom gut leiten können.
Materialien unterscheidet man nach ihrer Leitfähigkeit.
- Leiter: Dazu gehören alle Metalle. Außerdem sind Grafit und Kohle leitfähig. Wasser ist, wenn auch nicht besonders gut, ebenso leitfähig. Zusätze wie Salz erhöhen die Leitfähigkeit.
- Halbleiter: Dazu zählen Kristalle. Ihre Leitfähigkeit liegt zwischen der von Leitern und Nichtleitern. Eine wichtige Eigenschaft ist ihre Temperaturabhängigkeit – je wärmer, desto besser leiten sie. Gebraucht werden sie für die Herstellung von Elektronikbauteilen.
- Nichtleiter werden auch Isolatoren genannt. Glas, Gummi, Holz, bestimmte Kunststoff und Porzellan können Strom nicht leiten. Gebraucht werden sie zur Sicherung elektrischer Leiter damit es zu keinem Stromfluss an der falschen Stelle kommt. So haben elektrische Kabel einen isolierenden Mantel. Ebenso müssen Freileitungsmaste, Umspannwerke, Sendemasten … isoliert sein.
Stromerzeugung - Gewinnung elektrischer Energie
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Eigentlich wird Strom nicht erzeugt. Vielmehr findet eine Umwandlung einer anderen Energieform statt.
Das geschieht in verschiedenen Kraftwerken (Atom-, Wasser-, Braun- und Steinkohlekraftwerke). Aber auch Erdöl und Erdgas, die Sonne (Photovoltaikanlage, Sonnenwärmekraftwerke), die Erdwärme, der Wind (Windenergieanlage) oder chemische Reaktionen (Biogasanlage) können zur Umwandlung in elektrische Energie herangezogen werden. Auch Müllverbrennungsanlagen und die Gezeiten (Ebbe und Flut) werden für die Energiegewinnung genutzt.
Das Herz eines Kraftwerkes ist der Generator. Er wandelt Bewegung in elektrischen Strom um. So wird in einem Wasserkraftwerk fließendes Wassers (kinetische Energie) zur Drehung eines Wasserrades (mechanische Energie) genutzt. Diese Bewegung wird durch eine Welle oder ein Getriebe an den Generator weitergeleitet, der sie in elektrische Energie umwandelt.
Die so gewonnene Energie wird über Stromnetze zu den Verbrauchern transportiert.
Denke an deinen Dynamo. Er wandelt deine Körperkraft über die Bewegung des Rades über den Dynamo (= Generator, Lichtmaschine) in Licht um.
Stromarten
Gleichstrom fließt nur in eine Richtung. Er findet bei Taschenlampen oder Autobatterien Verwendung.
Wechselstrom ändert ständig seine Fließrichtung. In Haushalten wird 230-Volt-Wechselstrom verwendet.
Starkstrom oder Drehstrom ist 400 Volt-Wechselstrom. Benötigt wird er zum Antrieb großer Maschinen. Damit kein falsches Gerät angeschlossen wird, haben damit versorgte Kabel einen roten Eurostecker.
Stromverbrauch
Die in einer Sekunde verrichtete Arbeit bezeichnet man als Leistung. So gibt die Leistung eines Gerätes an, wie viel Energie es pro Sekunde übertragen kann. Je schneller eine bestimmte Arbeit verrichtet wird, umso größer ist die Leistung.
Leistung wird in Watt (W) gemessen.
Auf der Stromrechnung wird die geleistete Arbeit aller elektrischen Geräte eines Haushaltes ausgewiesen. Sie wird in kWh (Kilowattstunden) angegeben. Gemessen wird die verbrauchte elektrische Energie durch Stromzähler.
Oft ist die Rechnung sehr hoch. Schon einmal an Stromsparen gedacht?
Stromausfall
Wird der Weg des elektrischen Stromes vom Erzeuger (Kraftwerk) über die Stromleitungen zum Verbraucher unterbrochen, nennt man das Stromausfall. Die Ursache kann bei der Stromerzeugung, an einer Stromleitung oder beim Verbraucher (zB defektes Endgerät) liegen.
Der elektrische Herd und die Heizung funktionieren nicht. Es kann weder gekocht noch geheizt werden. Dann gibt es auch kein warmes Wasser, Licht nur am Tag.
Natürlich fahren auch keine Straßenbahnen, Züge oder U-Bahnen. Die Ampeln fallen aus, automatische Türen bleiben verschlossen ...