Elektrischer Strom
Definition
Basiswissen
Von elektrischem Strom spricht man, wenn sich viele Teilchen mit ausschließlich gleichartiger elektrischen Ladung (+ oder -) gemeinsam in eine Richtung bewegen [1]. Diese Definition wird hier erläutert.
Definition
Es gibt Teilchen, die eine elektrische Ladung haben, man nennt sie oft kurz Ladungsträger. Beispiele dafür sind Elektronen (-), Anionen (-), Kationen (+) oder auch Protonen (+). Man unterscheidet positiv und negativ geladene Teilchen. Wenn sich nun mehrere gleichartig geladene - und nur solche - Teilchen gemeinsam in eine bestimmte Richtung bewegen, spricht man von einem elektrischen Strom, oder kurz Strom: Elektrischer Strom besteht aus vielen Stromteilchen mit gleicher Ladung, die sich gemeinsam in eine Richtung bewegen.
Der klassische Strom: Elektronen im Metall
In einen elektrischen Leiter aus Metall fließen die negativ geladenen Elektronen vom Minus zum Pluspol, etwa wenn der Leiter an eine Batterie angeschlossen wird. Die Elektronen stammen aus den Hüllen der Metallatome. Sie können sich im Metall frei bewegen und ihre gemeinsame Bewegung ergibt den elektrischen Strom. Die Protonen in dem Atomkernen machen diese Bewegung nicht mit: sie bleiben mehr oder minder fest an ihren Positionen im Metallgitter.
Das Billardkugelmodell von Strom
Stellt man sich die Elektronen, also die Stromteilchen im Leiter wie kleine feste Kugeln vor, dann macht es Sinn, dass sich die Kugeln gegenseitig anstoßen können: schubst man Stromteilchen an einer Stelle in eine bestimmte Richtung, dann stoßen diese Teilchen daraufhin ihre Nachbarn in dieselbe Richtung an. Und diese dann wiederum ihre Nachbarn. Der Physiker Richard Feynman drückte das so aus: "Beginnen sich die Elektronen zu bewegen […], so stoßen sie infolge der elektrischen Abstoßung die Elektronen an, die sich ei Stück weiter weg im Draht befinden: diese wiederum stoßen die nächsten Elektronen an usw., und das über große Strecken. Eine erstaunliche Tatsache." [2]
Gegenbeispiel: bewegter Metalldraht
Das folgende Beispiel soll den Sinn der obige Definition verdeutlichen: man nimmt einen Metalldraht und bewegt in über zum Beispiel 30 cm von links nach rechts. Auch in diesem Fall wurden Elektronen gmeinsam in eine Richtung bewegt. Dennoch spricht man in diesem Fall nicht von Strom. Man würde auch keine Stromwirkung (siehe unten) an dem Metall erkennen. Der springende Punkt ist, dass sich mit den negativ geladenen Teilchen auch die positiven Protonen in die gemeinsame Richtung bewegen. Ein elektrischer Strom entsteht aber nur aus jenen Ladungen, für die nicht gleichzeitig in räumlicher Nähe gegensinnige Ladungen sich mitbewegen.
Strom außerhalb von Drähten
Strom kann in Drähten als Leitungsstrom oder in komplizierten Wirbelströmen in zum Beispiel Platten fließen. Aber auch außerhalb von Materie kann Strom fließen, etwa durch Luft (Blitz) oder den Weltraum (Sonnenwind). Man spricht dann von einem sogenannten Konvektionsstrom [1].
Wirkungen des Stromes
- Strom kann seine Umgebung warm machen
- Strom kann Magnetismus erzeugen
- Strom kann Motoren bewegen
- Strom kann Licht erzeugen
- Siehe auch => elektrische Energie
De Stromstärke I in Ampere
- Stromstärke sagte: wie viele Ladungsteilchen fließen pro Zeiteinheit an der Mess-Stelle vorbei.
- Die Stromstärke sagt nicht, wie schnell die Teilchen, nur wie viele es z. B. pro Sekunde sind.
- Das Formelzeichen für Stromstärke ist das große lateinische I.
- Die Einheit der Stromstärke I ist das Ampere A.
- Siehe auch => Stromstärke
