Elektrischer Strom: Generatoren, Batterien und Leistung

Elektrischer Strom

Elektrischer Strom ist der Fluss von Elektronen entlang eines Leiters. Er entsteht durch eine Potentialdifferenz, die von einem Generator erzeugt wird. Strom, also die Bewegung der Elektronen, fließt immer in derselben Richtung, von einem höheren Potential (Minuspol) zu einem niedrigeren Potential (Pluspol).

Stromgeneratoren

Dies sind Geräte, die elektrischen Strom erzeugen und eine Potentialdifferenz zwischen den Enden eines Leiters aufrechterhalten. Dazu gehören:

• Batterien: Sie produzieren Strom aus chemischen Prozessen.
• Generatoren: Sie erzeugen Strom mittels mechanischer Systeme.
• Solarzellen: Sie nutzen den photovoltaischen Effekt, um Sonnenenergie in Strom umzuwandeln.

Batterien und Akkus

Batterien nutzen chemische Prozesse, um elektrischen Strom zu erzeugen. Sie bestehen aus zwei Elektroden und einer Substanz namens Elektrolyt, die die Potentialdifferenz zwischen ihnen durch eine chemische Reaktion aufrechterhält.

Arten von Batterien

• Primärbatterien (nicht wiederaufladbar):
  • Zink-Kohle-Batterien: Bestehen aus einem Kohlenstoffstab, einer Zinkhülle und einer Mischung aus Sägemehl und Salz (Elektrolyt).
  • Alkaline-Batterien: Ähnlich wie Zink-Kohle-Batterien, verwenden aber Mangandioxid am Pluspol, Zink am Minuspol und Kaliumhydroxid als Elektrolyt.
  • Knopfzellen: Kleine Batterien, die in Geräten verwendet werden, in denen normale Batterien zu groß sind.
• Sekundärbatterien (Akkus, wiederaufladbar):
  • Blei-Säure-Batterien
  • Nickel-Cadmium-Batterien
  • Lithium-Ionen-Batterien

Eine 4,5-V-Batterie besteht aus drei 1,5-V-Zellen, die in Reihe geschaltet sind. Der längere Stift ist der Pluspol und der kürzere der Minuspol.

Elektromagnetische Generatoren

Der Wirkungsbereich eines Magneten wird als Magnetfeld bezeichnet. Elektromagnetische Generatoren sind Geräte, die elektrischen Strom durch Induktion erzeugen. Dies geschieht, wenn sich ein Leiter zwischen den Polen eines Magneten oder ein Magnet im Inneren eines aufgewickelten Leiters bewegt. Das bewegliche Element wird als Rotor und das feste Element als Stator bezeichnet.

• Wechselstromgeneratoren werden als Lichtmaschinen bezeichnet.
• Gleichstromgeneratoren werden als Dynamos bezeichnet.

Leistung

Leistung ist die Arbeit, die durch den Durchgang von elektrischem Strom pro Zeiteinheit erzeugt wird. Sie zeigt sich in verschiedenen Formen:

• Mechanische Energie: Wenn Strom durch einen Elektromotor fließt.
• Wärmeenergie: Wenn Strom durch einen Widerstand fließt.
• Lichtenergie: Wenn Strom durch eine Glühlampe fließt.

Watt ist die Einheit der elektrischen Leistung. Ein Watt entspricht dem Stromverbrauch eines Verbrauchers, an den eine Spannung von einem Volt angelegt wird und durch den ein Strom von einem Ampere fließt.