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Die technische Stromrichtung oder auch konventionelle Stromrichtung, ist per Definition so festgelegt: vom Pluspol zum Minuspol ausserhalb der Spannungsquelle. Innerhalb der Spannungsquelle fliesst der Strom in die umgekehrte Richtung. Früher kannte man den Aufbau von Atomen noch nicht und ging davon aus, dass es nur positive Ladungsträger gibt, die sich im Stromkreis vom Plus- zum Minuspol bewegen. Erst später fand man heraus, dass die Ladungsträger in metallischen Leitern negativ geladene Elektronen sind. Diese bewegen sich in einem Stromkreis vom Minus- zum Pluspol. Man hat daher zusätzlich den Begriff der physikalischen Stromrichtung eingeführt. Dieser beschreibt die tatsächliche Richtung, in der sich die Ladungen bewegen. In metallischen Leitern, also etwa in Kupferkabeln, sind somit die physikalische und technische Stromrichtung entgegengesetzt. Sie sind jedoch gleich, wenn es sich bei den Ladungsträgern um positiv geladene Ionen handelt, da diese sich vom Plus- zum Minuspol bewegen.
Durch die Gitteranordnung der Atome in einem metallischen Leiter können sich die Elektronen relativ frei bewegen. Jedoch ist die Geschwindigkeit eines einzelnen Elektrons gering: Es bewegt sich nur mit einer Driftgeschwindigkeit in einer Grössenordnung von einem Millimeter in der Sekunde vorwärts. Da das elektrische Feld jedoch über den ganzen Leiter sofort nach dem Einschalten wirkt, kommt für jedes Elektron, das an einem Ende der Leitung aufgenommen wird, am anderen Ende gleich wieder eines heraus und es kommt somit zu keiner Verzögerung. Je grösser nun die Stromstärke ist, desto mehr Elektronen bewegen sich gleichzeitig durch die Leitung.
Beim Elektron handelt es sich um ein sogenanntes Elementarteilchen. Es ist also nicht aus anderen Teilchen zusammengesetzt. In Atomen bildet es alleine oder mit anderen Elektronen die Elektronenhülle. Es ist elektrisch negativ und besitzt damit die entgegengesetzte Ladung eines Protons im Atomkern. Hat ein Atom oder ein Molekül nicht die gleiche Anzahl von Elektronen wie Protonen, ist es nicht mehr elektrisch neutral. Atome und Moleküle mit zu wenigen Elektronen sind somit positiv geladen, solche mit zu vielen Elektronen negativ. Man spricht dann von Ionen. Diese können ebenso wie Elektronen Ladungsträger in einem Stromkreis sein.
Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und den Widerständen. Hier gilt das Ohmsche Gesetz:
Daraus folgt: Je grösser die Spannung ist, desto mehr Strom fliesst. So fliesst also durch einen zehn Ohm Widerstand an zehn Volt Spannung ein Ampere, bei 20 Volt sind es zwei Ampere. Ebenso wird aus dem Ohmschen Gesetz ersichtlich, dass der Stromfluss umso grösser ist, je kleiner ein Widerstand ist. Der Wert eines Widerstandes hängt unter anderem von den Materialien ab, aus denen er besteht, und auch von seinen geometrischen Eigenschaften.
Wie hoch Strom und Spannung in einem Stromkreis sind, hängt aber auch von der Art ab, in der die Widerstände miteinander verschaltet sind. Bei einer Reihenschaltung von Widerständen ist deren Strom gleich, während sich die Spannung proportional aufteilt – je grösser der Widerstand, desto höher die Spannung. Bei einer Parallelschaltung liegen die Widerstände an der gleichen Spannung, aber deren Ströme teilen sich auf – je kleiner der Widerstand, desto mehr Strom fliesst durch ihn hindurch.
Man unterscheidet Leiter erster und zweiter Klasse. Bei Leitern erster Klasse sind Elektronen die Ladungsträger. Elektronenleiter sind etwa Metalle und Graphit. Bei Leitern zweiter Klasse handelt es sich um Ionenleiter. Die Ladungsträger sind also elektrisch geladene Atome oder Moleküle. Ionenleiter sind zum Beispiel Elektrolyte, Plasmen oder ionisierte Gase. In der Elektrotechnik gibt es zudem die Leiterklassen. Dabei handelt es sich um eine Norm für die Flexibilität von Stromkabeln. Es wird unterschieden zwischen
Die Klassenzugehörigkeit entscheidet sich dabei anhand des Durchmessers der Einzeldrähte.
Man unterscheidet in Gleich- und Wechselspannungsquellen. Bei Gleichspannung fliesst Strom immer nur in eine Richtung, also bei Verwendung der technischen Stromrichtung immer nur von Plus nach Minus. Bei Wechselspannung ändert sich die Stromrichtung in regelmässigen Abständen in Form einer Schwingung (beispielsweise Sinusschwingung).
Dies kann in einem Generator geschehen, in dem eine Drehbewegung (kinetische Energie) in elektrische Energie umgewandelt wird. In Batterien und Brennstoffzellen wiederum wird durch die Umwandlung von chemischer Energie Elektrizität erzeugt. Solarzellen machen sich den sogenannten photoelektrischen Effekt zunutze und nutzen die elektromagnetische Strahlung der Sonne zur Stromerzeugung. Bei einer Stromquelle kann es sich auch um einen Transformator oder ein elektronisches Netzteil handeln, wobei dann jedoch keine Energieumwandlung stattfindet. Es wird lediglich eine Spannung in eine andere Spannung überführt (etwa durch Wandlung von Hoch- in Niederspannung).
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Das elektromagnetische Feld, das bildlich gesprochen eine kurze Störung in einem leeren Raum, dem Vakuum, bedeutet, breitet sich darin mit Lichtgeschwindigkeit aus. Das Feld wird durch einen Schwingkreis angeregt, des aus einem Energiespeicher des elektrischen Feldes, dem Kondensator, sowie einer Spule für das magnetische Feld besteht. Elektromagnetische Felder werden aufgrund ihrer Frequenz in niederfrequente und hochfrequente eingeteilt. Bei der Stromversorgung etwa wird ein niederfrequentes Feld von 50 Hertz aufgebaut. Die elektrische Feldkonstante, eine Naturkonstante, die die Permittivität des Vakuums im Raum beschreibt, also seine dielektrische Leitfähigkeit, wurde erst im Jahr 2019 exakt festgelegt.
Bereits 2016 waren es mehr als 500 Anlagen, die einen positiven Bescheid für die Einspeisevergütung hatten und fast 350 standen auf der Warteliste. Werden alle diese Anlagen gebaut, könnte sechs Prozent des Schweizer Strombedarfs mit Windenergie abgedeckt werden. Doch weil die Mittel zur Förderung knapp sind und das Bewilligungsverfahren lang, stockt der Ausbau. Ende 2019 erzeugten 37 grosse Windkraftanlagen Strom und deckten rund 0,3 Prozent des Strombedarfs ab. Weitere wichtige Fakten zur Windenergie in der Schweiz erhältst du hier.
Ein elektrisches Gerät ist über ein Kabel schnell an den Strom angeschlossen. Da die Technik jedoch immer komplexer wird, gibt es Modelle, die mit anderen Geräten kombiniert werden. Dazu gehört auch der Computer: Es genügt nicht, den PC einfach anzuschliessen, er muss mit weiteren Peripheriegeräten verbunden werden, darunter mit Monitor, Tastatur und Maus. Benötigt wird hier ein Gerätestecker, der flexibel integriert werden kann. Dazu gehört der Kaltgerätestecker, der für alle Geräte mit geringer Temperaturentwicklung optimal geeignet ist.
LED Röhrenlampen sind mittlerweile in aller Munde. Mit dem Leuchtstoff LED soll es möglich sein, eine Menge Geld zu sparen, da die entsprechenden Produkte sehr energiesparend arbeiten. Bieten LED Lampen jedoch trotz der sehr eigenen Lichtqualität eine angenehme Lichtatmosphäre? Und kannst du mit ihrem Einsatz wirklich so viel Geld sparen? Antworten auf diese und weitere Fragen findest du in diesem Artikel.