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Elektrischer Strom


Definition


Basiswissen


Der „normale“ elektrische Strom in Leitungen besteht aus Elektronen, die sich vom Minuspol zum Pluspol bewegen. Allgemein spricht man immer dann von einem elektrischen Strom, wenn sich viele Teilchen mit ausschließlich gleichartiger elektrischen Ladung (+ oder -) gemeinsam in eine Richtung bewegen[1]. Diese allgemeine 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



De Stromstärke I in Ampere



Was ist ein induzierter Strom?


Immer, wenn sich an einem Ort die magnetische Flussdichte ändert, wird zunächst eine elektrische Spannung induziert, es entsteht also ein elektrisches Feld. Befinden sich in diesem Feld dann auch frei elektrische Ladungen, fangen diese an sich zu bewegen und bilden dann einen Strom. Siehe auch induzierter Strom ↗

Fußnoten