Grundlagen der Elektrizität und Stromkreise

Elektrischer Strom: Grundlagen und Konzepte

Elektrischer Strom wird leicht in Wärme, Licht, Bewegung usw. umgewandelt und erreicht fast augenblicklich jeden Ort, wobei er elektrische Ladungsträger bewegt. Die grundlegenden Größen in elektrischen Schaltungen sind die Spannung, die Stromstärke und der Widerstand, die durch das Ohmsche Gesetz miteinander verbunden sind.

Stromstärke (I)

Die Stromstärke ist die Menge an elektrischer Ladung (oder die Anzahl der Elektronen), die pro Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters fließt. Sie wird in Ampere (A) ausgedrückt und mit einem Amperemeter gemessen.

Elektrischer Widerstand (R)

Der elektrische Widerstand ist das Verhältnis zwischen der an seinen Enden angelegten Spannung und der Stromstärke, die ihn durchfließt. Er wird in Ohm (Ω) ausgedrückt und mit einem Ohmmeter gemessen.

Elektrische Spannung (U)

Die elektrische Spannung ist eine physikalische Größe, die Elektronen entlang eines Leiters in einem geschlossenen Stromkreis antreibt und somit den Fluss des elektrischen Stroms ermöglicht. Sie wird mit einem Voltmeter gemessen und in Volt (V) ausgedrückt.

Elemente eines Stromkreises

Generatoren

Sie liefern die notwendige Energie, um Elektronen in Bewegung zu setzen, z. B. Batterien, die Strom durch chemische Prozesse erzeugen.

Verbraucher (Lasten)

Geräte, die elektrische Energie in eine andere, für uns nützliche Energieform umwandeln:

• Glühbirnen: erzeugen Licht.
• Motoren: erzeugen Bewegung.
• Widerstände: erzeugen Wärme.
• Glocken: erzeugen Schall.

Bedienelemente

Werden verwendet, um den elektrischen Strom zu steuern und zu unterbrechen:

• Schalter: Erlauben oder unterbrechen den Stromfluss direkt.
• Taster: Sind Schalter, die nur bei Betätigung eine Aktion auslösen (z. B. Klingeltaster).
• Umschalter: Dienen dazu, den Stromfluss in einen oder einen anderen Stromkreis zu lenken.

Schutzelemente

Werden verwendet, wenn der Strom zu hoch ist, um Schäden zu vermeiden:

• Sicherungen: Bestehen aus einem sehr dünnen Draht, der schmilzt, wenn der Strom zu hoch wird.
• Leitungsschutzschalter (LS-Schalter): Sind automatische Sicherungen, die bei Überstrom oder Kurzschluss den Stromkreis unterbrechen.
• Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schalter): Schützen vor Stromschlägen durch Ableitströme.

Ohmsches Gesetz

Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung (U), Stromstärke (I) und Widerstand (R) in einem Stromkreis: R = U / I

Gleichstrom (DC)

Bei Gleichstrom (DC) fließen die Elektronen in Schaltungen immer in die gleiche Richtung und mit einer konstanten Stromstärke.

Wechselstrom (AC)

Bei Wechselstrom (AC) ändern die Elektronen ihre Flussrichtung periodisch, typischerweise 50-mal pro Sekunde (50 Hz). Es ist, als ob sich die positiven und negativen Pole ständig im Stecker bewegen würden.