Grundlagen der Elektrizität: Strom, Spannung und Schaltkreise

Elektrischer Strom und Grundlagen

Elektrischer Strom: Ist transportierte Energie, die leicht in Wärme, Licht, Bewegung usw. transformiert werden kann und fast instantan jeden Ort erreicht, indem sie sich durch die Leiter und elektrischen Schaltkreise bewegt.

Grundlegende Größen der Elektrizität

Die Spannung, die Intensität und der Widerstand sind grundlegende elektrische Größen, die durch das ohmsche Gesetz miteinander in Beziehung stehen.

Intensität des elektrischen Stroms

Die Stromstärke (oder Intensität) ist die Anzahl der Elektronen, die den Querschnitt eines Leiters pro Sekunde durchquert. Sie wird in Ampere ausgedrückt und mit dem Amperemeter gemessen.

Elektrischer Widerstand

Der Widerstand setzt sich dem Durchfluss des Stroms entgegen. Er hängt von der angelegten Spannung an seinen Extremen und der ihn durchfließenden Intensität ab. Er wird in Ohm ausgedrückt und mit dem Ohmmeter gemessen.

Elektrische Spannung

Die elektrische Spannung ist die physikalische Größe, die die Elektronen entlang eines Leiters in einem geschlossenen Stromkreis antreibt und so den Fluss eines elektrischen Stroms bewirkt. Sie wird in Volt ausgedrückt und mit dem Voltmeter gemessen.

Elemente eines elektrischen Stromkreises

Generatoren

Sie stellen die notwendige Energie bereit, damit sich die Elektronen bewegen können. Beispiele sind Batterien und Akkumulatoren, die elektrischen Strom durch chemische Prozesse erzeugen.

Empfänger

Das sind Geräte, die elektrische Energie in einen anderen Energietyp umwandeln, wie wir im Ergebnis sehen:

• Glühbirnen: produzieren Licht.
• Motoren: produzieren Bewegung.
• Widerstände: produzieren Hitze.
• Klingeln: produzieren Schall.

Steuerungselemente

Sie werden verwendet, um den elektrischen Strom direkt zu steuern oder zu unterbrechen:

• Schalter: Sie unterbrechen oder erlauben den Durchfluss des Stroms.
• Taster: Schalter, die nur betätigt werden, solange man sie drückt.
• Wechselschalter: Sie ermöglichen die Leitung des elektrischen Stroms zu dem einen oder anderen Zweig der Schaltung.

Schutzelemente

Wenn der Strom zu stark wird, werden Schutzelemente eingesetzt:

• Sicherungen: Bestehen aus einem Draht, der schmilzt, wenn der Strom zu hoch ist.
• Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter: Sie sind die automatischen Pendants zu Sicherungen und schützen vor Überlastung oder Leckströmen.

Das Ohmsche Gesetz

Formel: $R = V / I$ (Widerstand = Spannung / Stromstärke)

Arten von elektrischem Strom

Gleichstrom

In Gleichstromkreisen bewegen sich die Elektronen im selben Sinn und mit identischer Intensität.

Wechselstrom

Die Elektronen ändern ihren Sinn 50 Mal pro Sekunde, ähnlich wie wenn sich der Pluspol konstant negativ im Inneren des Steckers bewegen würde.