Der Stromkreis und seine Bauteile
Ein elektrischer Stromkreis besteht im Wesentlichen aus einer Spannungsquelle, einem Verbraucher und Leitungen, die einen geschlossenen Weg darstellen. Mit einem Schalter kann der Stromkreis geschlossen oder unterbrochen werden.
Bauteile
Die Leiter besitzen bewegliche Ladungsträger und können somit elektrische Ladung transportieren. In einem Kupferdraht sind das Elektronen. Elektrischer Strom fließt aber nicht von selbst. Erst wenn diesem System Energie in Form einer Spannungsquelle zugeführt wird, kann Strom fließen. Die Stromstärke wird dabei in Ampere gemessen und gibt an, welche Menge an Ladung in einer bestimmten Zeit durch einen Körper fließt.
Die Kraft, welche die Bewegung verursacht, wird Spannung genannt und in Volt gemessen. Die Spannung entsteht durch Ladungstrennung, wenn beispielsweise die Konzentration der Elektronen an einer Stelle erhöht wird. Die Stromstärke hängt von der Höhe der angelegten Spannung sowie vom Verbraucher, der auch Widerstand genannt wird, ab. Je größer der Widerstand, desto niedriger die Stromstärke. Der elektrische Widerstand wird in Ohm angegeben.
Gleichspannung
Bei einer Gleichspannung ändert sich die Spannung nicht, weder in Betrag noch in Vorzeichen. In einem Stromkreis fließt der Strom in eine Richtung. Gleichstrom lässt sich etwa mit einer Batterie erzeugen. Der Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Verbraucher (Widerstand) wird im ohmschen Gesetz beschrieben.
Ohmsches Gesetz
Das ohmsche Gesetz besagt, dass die Stromstärke I in einem Leiter und die Spannung U zwischen den Enden des Leiters direkt proportional sind. Der elektrische Widerstand R ist definiert als Quotient von Spannung und Stromstärke.
Die Formel lautet: R = U/I
Wechselspannung
Bei der Wechselspannung wechselt die Polarität in regelmäßigen Wiederholungen. Der zeitliche Mittelwert ist jedoch null. Der Wechselstrom ändert ständig seine Größe und Richtung.
Typischerweise schwingen Stromstärke und Spannung sinusförmig mit einer festen Frequenz. Die bekannteste Wechselspannung ist die Netzspannung aus der Steckdose. Die Kurvenform einer Wechselspannung ist jedoch nicht an die Sinuskurve gebunden.