Was ist Elektrizität (Strom)?

Was ist Strom?#

Alles besteht aus Atomen, und Atome enthalten noch winzigere Teilchen, die Elektronen. Sie sind negativ geladen. Wenn sich viele Elektronen gemeinsam in eine Richtung durch einen Draht bewegen, nennt man das einen elektrischen Strom.

Stell dir einen Draht als Rohr vor, das schon voller Murmeln ist. Schiebst du an einem Ende eine Murmel hinein, springt am anderen Ende fast sofort eine heraus. Die Batterie oder das Kraftwerk ist der Schubs. Deshalb geht ein Licht sofort an, wenn du den Schalter umlegst, obwohl die einzelnen Elektronen selbst nur ganz langsam vorankommen.

Elektrizität braucht eine geschlossene Schleife, einen Stromkreis. Wird die Schleife unterbrochen, zum Beispiel durch einen offenen Schalter, hört der Strom auf.

Volt, Ampere und Watt#

Auf Batterien und Geräten stehen oft diese Einheiten. Mit einem Wasserschlauch kannst du sie dir vorstellen:

Je höher die Spannung, desto stärker schiebt sie die Elektronen. Deshalb ist die Steckdose gefährlich und eine kleine Batterie nicht.

Leiter und Isolatoren#

Manche Materialien lassen Strom leicht fließen. Das sind Leiter: die meisten Metalle wie Kupfer, Aluminium und Eisen, aber auch Graphit (die "Mine" im Bleistift) und Leitungswasser. Andere blockieren ihn. Das sind Isolatoren: Kunststoff, Gummi, trockenes Holz, Glas und trockener Stoff. Kabel bestehen aus Kupfer mit einer Kunststoffhülle, damit der Strom dorthin fließt, wo er soll, und nicht in uns. Mehr dazu bei Leiter und Isolatoren.

Woher kommt der Strom?#

Wir bekommen Strom aus zwei Hauptquellen:

• Batterien speichern Energie in chemischer Form und geben sie als kleinen, ungefährlichen Strom ab. Eine typische Mignon-Batterie (AA) hat 1,5 Volt. Zwei hintereinander ergeben 3 Volt. Ein Akku ist eine Batterie, die man wieder aufladen kann.
• Netzstrom kommt aus Kraftwerken über Leitungen zu den Steckdosen in unseren Häusern. Er ist viel stärker: etwa 230 Volt in Deutschland, Österreich, der Schweiz und großen Teilen der Welt, etwa 120 Volt in den USA und Kanada.

In den meisten Kraftwerken dreht sich ein Generator: Darin bewegen sich Magnete und Drahtspulen gegeneinander, und so entsteht Strom. Was den Generator antreibt, ist unterschiedlich:

Solaranlagen auf Dächern brauchen keinen Generator: Ihre Solarzellen wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um. In Deutschland stammt inzwischen mehr als die Hälfte des Stroms aus Wind, Sonne, Wasser und Biomasse, siehe erneuerbare Energien.

Statische Elektrizität und Blitze#

Statische Elektrizität ist Ladung, die sich an einer Stelle sammelt, statt zu fließen, zum Beispiel wenn du einen Luftballon an deinen Haaren reibst und er dann an der Wand hängt. Manchmal springt sie als kleiner Funke über, etwa wenn du nach dem Laufen über einen Teppich eine Türklinke berührst. Ein Blitz ist ein gewaltiger Funke aus statischer Elektrizität zwischen Wolken oder zwischen Wolke und Boden. Er ist für einen kurzen Moment etwa 30.000 °C heiß, mehrmals heißer als die Oberfläche der Sonne.

Teste dich selbst. Die Lösungen stehen darunter.

1. Leiter oder Isolator? Ein Metalllöffel, ein Radiergummi, Alufolie, ein Holzlineal.
2. Wie viel Volt hat eine AA-Batterie?
3. Eine Lampe in einem Stromkreis leuchtet nicht, weil ein Kabel lose ist. Warum?
4. Nenne zwei Arten, Strom ohne Kohle oder Gas zu erzeugen.
5. Warum soll man Stecker nie mit nassen Händen anfassen?

Lösungen: 1) Löffel: Leiter, Radiergummi: Isolator, Alufolie: Leiter, Holzlineal: Isolator. 2) 1,5 Volt. 3) Der Stromkreis ist offen, deshalb kann kein Strom fließen. 4) Zum Beispiel Wind, Sonne oder Wasserkraft. 5) Leitungswasser leitet Strom, und der Strom könnte durch deinen Körper fließen.

Reibe danach einen Luftballon an einem Wollpullover und schau, was er anhebt: kleine Papierschnipsel, deine Haare oder einen dünnen Wasserstrahl? Probiere danach ein paar Physik-Aktivitäten aus.