Stromkreis
Der Stromkreis ist eine wichtige Grundlage, um ein elektrisches Gerät funktionsfähig zu machen. In unserem Beitrag und im Video erklären wir dir den Aufbau, die Arten und die Bedeutung eines Stromkreises.
Inhaltsübersicht
Was ist ein Stromkreis?
Ein Stromkreis ist eine Verschaltung von elektrischen Leitern zu einem geschlossenen System. Elektrischer Strom kann dadurch in einem Kreislauf fließen. Mit dem Anschluss einer Stromquelle, können Geräte mit ausreichend Strom versorgt werden. Wenn die Strom- bzw. Spannungsquelle, der Verbraucher und die Leitungen verbunden sind, ist der Stromkreis vollständig.
Elektrische Leiter sind dabei Stoffe, durch die elektrischer Strom fließen kann. Das können beispielsweise Metalle, wie Kupfer oder Eisen, sein. Sie besitzen eine elektrische Leitfähigkeit . Andere Materialien, die keinen oder nur schwer Strom leiten können, sind unter anderem Kunststoffe oder Glas. Du nennst sie auch Nichtleiter oder Isolatoren.
Bestandteile eines Stromkreises
Damit ein Stromkreis vollständig ist, muss er mindestens die folgenden drei Hauptbestandteile enthalten:
- eine Spannungsquelle (z.B. Batterie)
- elektrische Leiter (z.B. Draht, Kabel)
- ein Verbraucher (z.B. Glühbirne)
Mit einem zusätzlichen Schalter kannst du das elektrische Gerät ein- und ausschalten. Der Stromkreislauf lässt sich damit also schließen und unterbrechen.
Erst, wenn der Stromkreis vollständig geschlossen ist, kann ein elektrisches Gerät mit Strom versorgt werden und der Strom kann fließen.
Geschlossener und offener Stromkreis
Durch einen geschlossenen Stromkreis kann also elektrischer Strom fließen. Dabei sind die Bestandteile (Spannungsquelle, Verbraucher und Leiter) des Stromkreises ohne Unterbrechung miteinander verbunden.
Bei einem offenen Stromkreis ist der Kreislauf unterbrochen. Es fließt kein Strom und das Gerät funktioniert nicht. Das kann an einem defekten Bauteil oder der absichtlichen Unterbrechung durch einen Schalter liegen (wie z.B. bei einem ausgeschalteten Gerät).
Deshalb spielt der Schalter eine wichtige Rolle im Alltag. Denn nicht jedes Gerät soll dauerhaft eingeschaltet sein und Strom verbrauchen.
Reihenschaltung und Parallelschaltung
Wenn du Stromkreise im Alltag betrachtest, fällt dir vielleicht auf, dass es auch Stromkreise mit mehr als einem Verbraucher gibt, zum Beispiel bei einer Lichterkette. Je nachdem, wie die einzelnen Verbraucher zueinander angeordnet sind, kannst du zwischen der Reihen- und der Parallelschaltung unterscheiden.
Bei der Reihenschaltung sind die Verbraucher (z. B. Glühbirnen) in einer Reihe miteinander verbunden. Der Strom erreicht die Glühbirnen also nacheinander. Sobald ein Verbraucher entfernt wird oder kaputt geht, ist der Stromkreis unterbrochen und es fließt kein Strom mehr.
Bei der Parallelschaltung sind die Verbraucher (z. B. auch Fernseher und Computer) nebeneinander geschaltet. Dabei entstehen mehrere voneinander getrennte Stromkreise. Dies hat den Vorteil, dass das Ausfallen einer Glühbirne keine Auswirkungen auf den gesamten Stromkreis hat. Der Strom kann weiterhin über die andere Glühbirne fließen (geschlossener Kreislauf).
In welche Richtung fließt der Strom?
Grundsätzlich fließt der Strom in einem Stromkreis von einem Pol der Batterie über den Verbraucher wieder zurück zum anderen Pol der Batterie. Die Batterie besteht dabei aus einem Pluspol und einem Minuspol. Doch in welche Richtung fließt der Strom letztendlich?
Dabei kannst du zwischen der technischen und der physikalischen Stromrichtung unterscheiden:
- Die technische Stromrichtung orientiert sich am elektrischen Strom und ist historisch bedingt. Früher kannte man den Atomaufbau noch nicht. Es wurde angenommen, dass sich die Ladungsträger vom positiven zum negativen Pol der Spannungsquelle bewegen.
- Bei der physikalischen Stromrichtung wurde der Atomaufbau berücksichtigt. Es wurde also beachtet, dass die Ladungsträger (z. B. die Elektronen in einem Metalldraht) den Stromfluss verursachen. Der Elektronenstrom erfolgt also richtigerweise vom negativen zum positiven Pol.
Demzufolge handelt es sich bei dem Stromfluss also um kleine Teilchen, auch Elektronen genannt. Die Bewegung der Elektronen durch einen Leiter kannst du auch als Stromstärke bezeichnen.
Stromkreis zeichnen
Um einen Stromkreis zeichnen zu können, benötigst du grafische Symbole für die Bauteile. Denn durch die Nutzung einheitlicher Zeichen können elektrische Stromkreise einfach und von jedem verstanden werden. Wenn du einen Stromkreis grafisch darstellst, kannst du auch von einem Schaltplan sprechen. Typischerweise wendest du dabei die technische Stromrichtung an.
Die Batterie (als Spannungsquelle) kannst du allgemein mit einem kurzen und einem langen Strich nebeneinander kennzeichnen. Dabei entspricht der lange Strich dem Plus-Pol und der kurze Strich dem Minus-Pol. Die Glühlampe (als Verbraucher) zeichnest du mit einem eingekreisten „X“. Die elektrischen Leitungen kannst du allgemein als Linien darstellen.
Daneben gibt es zahlreiche andere Symbole, für Bauteile wie Kondensatoren oder Widerstände.
Ohmsches Gesetz
Um die physikalischen Größen in einem Stromkreis berechnen zu können, benötigst du unbedingt das Ohmsche Gesetz. So kannst du den Zusammenhang von Strom, Spannung und Widerstand in einem Stromkreislauf verstehen und auch ganz einfach berechnen. Wie genau das funktioniert, siehst du in unserem eigenen Video zu dem Ohmschen Gesetz.
