Grundlagen von Elektrizität und Magnetismus

Grundlagen des elektrischen Stroms

Der elektrische Strom ist die gerichtete Bewegung von elektrischen Ladungsträgern, z. B. Elektronen, durch ein leitendes Material.

Die grundlegenden elektrischen Größen

Spannung (V)

Die Spannung (V), auch als Potenzialdifferenz bezeichnet, ist der Energieunterschied zwischen zwei Punkten in einer Schaltung. Ihre Maßeinheit ist das Volt (V).

Widerstand (R)

Der Widerstand (R) ist die Eigenschaft eines Materials, sich dem Fluss des elektrischen Stroms zu widersetzen. Er wird in Ohm (Ω) angegeben.

Stromstärke (I)

Die Stromstärke (I) gibt die Menge der elektrischen Ladung an, die pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließt. Sie wird in Ampere (A) gemessen.

Das Ohmsche Gesetz

Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand in einem elektrischen Stromkreis.

Elektrische Energie und Leistung

Die elektrische Energie (E) wird von einem Verbraucher in einem Stromkreis umgesetzt und erzeugt dabei verschiedene Wirkungen wie Wärme, Bewegung oder Licht. Die Maßeinheit ist das Joule (J).

Die elektrische Leistung (P) gibt die Energie an, die ein Verbraucher pro Sekunde umsetzt. Sie wird in Watt (W) gemessen.

Stromarten: Gleichstrom und Wechselstrom

Gleichstrom (DC)

Beim Gleichstrom (Direct Current) fließt der Strom immer in die gleiche Richtung (vom negativen zum positiven Pol). Spannung und Stromstärke sind in der Regel konstant. Typische Anwendungen sind batteriebetriebene Geräte wie:

• Radios
• Mobiltelefone
• Computer

Wechselstrom (AC)

Beim Wechselstrom (Alternating Current) ändern die Elektronen ständig ihre Fließrichtung. Dieser Strom wird in Kraftwerken durch Generatoren erzeugt. Die Spannung kann mehrere hundert Volt und die Stromstärke mehrere Ampere betragen. Er wird verwendet für:

• Beleuchtung
• Haushaltsgeräte
• Industrielle Maschinen

Grundlagen des Magnetismus

Einige Materialien, sogenannte Magnete, haben die Eigenschaft, Eisenteile anzuziehen. Diese Eigenschaft nennt man Magnetismus. Jeder Magnet hat zwei Pole: einen Nordpol (N) und einen Südpol (S).

Arten von Magneten

• Natürliche Magnete: Dies sind Eisenerze wie Magnetit, die in der Natur vorkommen und von sich aus magnetische Eigenschaften besitzen.
• Künstliche Magnete: Dies sind Materialien, die durch verschiedene Verfahren magnetische Eigenschaften erlangen, zum Beispiel durch das Reiben mit einem anderen Magneten.

Anwendungen des Magnetismus

Magnete finden in vielen Bereichen Anwendung:

• Elektrische Geräte: Lautsprecher, alte Morseapparate oder Türklingeln.
• Elektronische Bauteile: Relais zur Steuerung des elektrischen Stromflusses.
• Industrielle Prozesse: Zum Bewegen von Eisenteilen oder zur Trennung von eisenhaltigen Materialien.