Elektrische Stromkreise — Physik, 14–17 Jahre

Wie ein geschlossener Weg Ladungen Energie in einem Stromkreis übertragen lässt. Physik, 14–17 Jahre.

Die Idee

Ein elektrischer Stromkreis ist ein geschlossener Weg, auf dem bewegte Ladungen Energie von einer Quelle zu Bauteilen wie Lampen oder Motoren übertragen. Die Stromstärke gibt an, wie viel Ladung pro Sekunde an einem Punkt vorbeifließt. Spannung ist die übertragene Energie pro Ladung, Widerstand beschreibt die Behinderung des Stroms.

Warum wir das brauchen

Eine Lampe leuchtet nicht allein deshalb, weil zwei Drähte eine Batterie berühren; Ladungen brauchen einen durchgehenden Weg durch das Bauteil zurück zur Quelle. Die Vorstellungen von Stromkreisen wurden entwickelt, um elektrische Wirkungen berechenbar und steuerbar zu machen. Sie erklären, warum ein Schalter funktioniert, warum Bauteile warm werden und warum verschiedene Schaltungen sich unterschiedlich verhalten.

Durchgerechnetes Beispiel

Eine 12-V-Quelle ist mit einem Widerstand von 6 Ω verbunden. Das Ohmsche Gesetz lautet V = IR, also wird es zu I = V ÷ R umgestellt. Einsetzen ergibt I = 12 ÷ 6 = 2 A. Der Widerstand setzt die Leistung P = VI = 12 × 2 = 24 W um, also 24 Joule elektrische Energie pro Sekunde.

Der häufige Denkfehler

Ein häufiger Fehler ist die Vorstellung, der Strom werde von der ersten Lampe in einer Reihenschaltung aufgebraucht. Das wirkt logisch, weil die Lampe Energie überträgt und dunkler wird, wenn eine weitere hinzukommt. Die Ladung wird jedoch nicht verbraucht: Durch jedes Bauteil fließt derselbe Strom, während sich die vorhandene Spannung aufteilt.

Wo es vorkommt

Grundlagen von Stromkreisen finden sich in Handy-Ladegeräten, Hausinstallationen, Sensoren, Lautsprechern und medizinischen Geräten. Parallelschaltungen ermöglichen, dass einzelne Lampen oder Geräte weiterarbeiten, wenn ein Zweig ausfällt. Ingenieurinnen und Ingenieure wählen Widerstände und Nennleistungen so, dass sichere Ströme fließen und nichts überhitzt oder benachbartes Material beschädigt.

Weiter erkunden

Andere Sprachen

MyLeoNes™ wird geladen…