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physik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Der elektrische stromkreis


1. Atom
2. Motor



Beispiel: Man nimmt eine Glühlampe und hält sie an einen der zwei Kontakte einer

Batterie.

Die Lampe leuchtet nicht, da der Stromkreis nicht geschlossen ist.

Auch der andere Kontakt der Batterie muß mit dem zweiten Anschluß der

Lampe elektrisch leitend verbunden werden.

Warum?

Der Glühfaden der Lampe ist mit beiden Anschlüssen der Batterie in einen

geschlossenen Stromkreis einbezogen. Der Strom fließt von einem Pol der

Batterie durch den Verbraucher, hier die Lampe, zum anderen Pol der

Batterie zurück.

Das nennt man einen geschlossenen Stromkreislauf.

Ein elektrischer Stromkreis besteht also im einfachsten Fall aus einer

Stromquelle und einem Verbraucher, im genannten Beispiel die Glühlampe,

und zwei voneinander getrennten elektrischen Leitungen, die die

Stromquelle mit dem Verbraucher verbinden.

5.1. Strom fließt nur in elektrischen Leitern

Elektrische Leiter sind im allgemeinen Metalle z.B. Kupferdrähte, aber

auch Graphit leitet elektrischen Strom. Darüber hinaus gibt es sogenannte

Halbleiter wie Silizium oder Germanium, die die Hauptbestandteile der

Schaltungen in elektronischen Geräte wie Radio, Fernseher oder Computer

sind.

5.2. Gase leiten Strom

Gase und also auch Luft sind im Grunde gute Isolatoren, doch gibt es

wichtige Ausnahmen.

Beispiel:

Eine Glimmlampe besteht aus zwei Drähten - Elektroden genannt - die so in

ein Glasröhrchen eingeschmolzen sind, dass sie sich nicht berühren.

Das Röhrchen enthält ein Gas mit geringem Druck (etwa 10 mbar).

Enthält die Glimmlampe zum Beispiel Neon, dann leuchtet dieses nach dem

Anschluß an eine geeignete Spannungsquelle rötlich auf. Es fließt jedoch

nur ein sehr geringer Strom.

Unter besonderen Umständen können also auch Gase den Strom leiten (Glimm-

und Leuchtstofflampen).

5.3. Flüssigkeiten leiten elektrischen Strom

Beispiel:

Hängt man zwei geeignet gebogene blanke Drähte so in ein Glasgefäß, dass

sie sich nicht berühren, und verbindet diese mit einer Batterie und einer

Glühlampe, leuchtet die Lampe nicht.

Wenn man nun eine verdünnte Base oder eine verdünnte Säure in das

Glasgefäß gießt, leuchtet die Lampe relativ hell auf.

Diese Flüssigkeiten leiten also den elektrischen Strom.

Füllt man jedoch Leitungswasser in das Gefäß, so leuchtet die Lampe nur

sehr schwach. Leitungswasser ist also auch ein Leiter, jedoch ein

schlechter.

Schüttet man nun Salz in das Wasser, so stellt man fest, dass die Lampe

etwas heller als zuvor leuchtet. Das im Wasser gelöste Salz bewirkt also,

dass mehr Strom zwischen den Anschlüssen in dem Glasgefäß fließen kann.

5.4.Auch unser Körper leitet den Strom

Unser Körper leitet den Strom durch die Blutbahnen, Muskeln und

Nervenstränge.

Die Haut ist jedoch ein schlechterer Leiter.

5.5. Isolatoren

Experimentierkabel, Bananenstecker, Buchsen, Lüsterklemmen,

Krokodilklemmen usw. bestehen aus Metall und sind meist von Isolatoren

umgeben. Diese Isolation schützt vor unerwünschtem Berühren der

stromführenden Metallteile.

Ist die Isolierschicht beschädigt, so können sich die Drähte berühren und

es entsteht ein unerwünschter Kurzschluß, das heißt, der Strom fließt

nicht durch den ursprünglich angeschlossenen Verbraucher, im vorherigen

Beispiel die Glühlampe, sondern auf einem kurzen Weg direkt von dem einen

Pol der Stromquelle zum anderen.

Das ist nicht erwünscht!

Gefährlich ist ein Kurzschluß. Einerseits wird die Stromquelle übermäßig

belastet, was möglicherweise zu ihrer Zerstörung führen kann. Andererseits

kann in den Drähten ein unzulässig hoher Strom fließen. Diese können sehr

heiß werden, ja sogar glühen und einen Brand verursachen können. Das ist

ein Kurzschluß.

Elektrische Leitungen und Geräte werden so isoliert, dass der Strom nur

den vorhergesehenen Weg nehmen kann. Das Berühren nicht isolierter

Netzleitungen ist lebensgefährlich.

Isolatoren sind Luft, Bernstein, Glas, Gummi, Keramik und die meisten
Kunststoffe.

 
 



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