Grundprinzip Strom

Elektrischer Strom ist nichts anderes als die Bewegung von Elektronen durch einen Leiter (z. B. Kupferdraht). Man kann sich das vorstellen wie Wasser, das durch einen Schlauch fließt.

Vergleich Elektrizität ↔ Wasser

Begriff (Elektrizität)	Bedeutung	Vergleich mit Wasser
Elektronen	winzige, negativ geladene Teilchen, die sich bewegen	Wassertropfen oder Moleküle
Spannung (U)	treibende Kraft, die Elektronen in Bewegung setzt	Wasserdruck im Schlauch
Stromstärke (I)	Menge der Elektronen, die pro Sekunde fließen	Wassermenge pro Sekunde
Widerstand (R)	Hindernis, das den Fluss der Elektronen bremst	Engstelle oder Reibung im Schlauch
Leiter	Material, durch das Strom fließt (z. B. Kupfer)	Schlauch, durch den Wasser fließt
Unterbrechung	offener Stromkreis → kein Stromfluss	geschlossener Wasserhahn → kein Wasserfluss

Die drei Grundgrößen

Symbol	Größe	Einheit	Bedeutung
U	Spannung	Volt (V)	„Druck“, der den Strom antreibt
I	Stromstärke	Ampere (A)	Menge der fließenden Elektronen
R	Widerstand	Ohm (Ω)	Bremst den Stromfluss

Spannung (U)

Die elektrische Spannung beschreibt, wie stark elektrische Ladungen „angetrieben“ werden.

Definition:

U = W : Q

• U … Spannung in Volt (V)
• W … elektrische Energie in Joule (J)
• Q … elektrische Ladung in Coulomb (C)

Bedeutung: Eine Spannung von 1 Volt bedeutet, dass 1 Joule Energie pro 1 Coulomb Ladung übertragen wird.

Merksatz:

1 Volt = 1 Joule pro Coulomb

Stromstärke

Ein elektrischer Strom von 1 Ampere entspricht dem Fluss von 1 Coulomb pro Sekunde.

Da ein Elektron die Ladung

e = 1,602 · 10⁻¹⁹ C  

trägt, fließen bei 1 A etwa

6,24 · 10¹⁸ Elektronen pro Sekunde.

Merksatz:

1 Ampere ≙ ca. 6,24 · 10¹⁸ Elektronen pro Sekunde (6,24 Trillionen Elektronen pro Sekunde)

Skizze

Stromfluss

Ohmsches Gesetz

Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung (U), Stromstärke (I) und Widerstand (R) in einem elektrischen Stromkreis.

Formel:

U = R * I

Bedeutung:

• Die Spannung ist proportional zur Stromstärke.
• Der Widerstand gibt an, wie stark der Stromfluss behindert wird.

Einheiten:

• Spannung U in Volt (V)
• Stromstärke I in Ampere (A)
• Widerstand R in Ohm (Ω)

Merksatz:

Je größer der Widerstand, desto kleiner der Strom (A) (bei gleicher Spannung).

Beispiel

An einem Widerstand von 10 Ω liegt eine Spannung von 5 V an.

Berechnung:

I = U : R = 5 V : 10 Ω = 0,5 A

Ergebnis:

Die Stromstärke beträgt 0,5 Ampere.

Stromrichtung

• Technische Stromrichtung: von Plus (+) nach Minus (–)
• Elektronenfluss: tatsächlich von Minus (–) nach Plus (+)

Diese Konvention stammt aus der Zeit vor der Entdeckung der Elektronen und wird bis heute in Schaltplänen beibehalten.

Merksatz: Technisch rechnet man von + nach –, aber physikalisch fließen die Elektronen von – nach +.

Zusammenfassung

• Strom ist Bewegung von Elektronen.
• Spannung ist die treibende Kraft (Druck).
• Widerstand bremst den Fluss.
• Stromrichtung: technisch + → –, physikalisch – → +.