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Stromwirkungen

Ein elektrischer Strom ist eine physikalische Erscheinung geladener Teilchen wie Elektronen oder Ionen, die sich durch einen elektrischen Leiter oder Raum bewegen. Er wird als Nettoflussrate elektrischer Ladung durch eine Oberfläche oder in einem Kontrollvolumen gemessen. Die sich bewegenden Teilchen werden Ladungsträger genannt. In elektrischen Schaltkreisen sind die Ladungsträger häufig Elektronen, die sich durch einen Draht oder auch durch Halbleiter bewegen. In einem Elektrolyten sind die Ladungsträger Ionen, während sie im Plasma, einem ionisierten Gas, Ionen und Elektronen sind. Die SI-Einheit des elektrischen Stroms ist das Ampere, bei dem es sich um den Fluss elektrischer Ladung über eine Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von einem Coulomb pro Sekunde handelt. Das Ampere (Symbol: A) ist eine SI-Basiseinheit. Der elektrische Strom wird mit einem Gerät gemessen, das als Amperemeter bezeichnet wird. Elektrische Ströme erzeugen Magnetfelder, die in Motoren, Generatoren, Induktionsgeräten und Transformatoren verwendet werden. In gewöhnlichen Leitern verursachen sie eine Joule'sche Erwärmung, die beispielsweise in LED-Leuchten Licht erzeugt. Zeitlich veränderliche Ströme senden elektromagnetische Wellen aus, die in der Telekommunikation zur Übertragung von Informationen verwendet werden.

Was sind Stromwirkungen?

Elektrischer Strom selbst ist nicht sichtbar, nur seine Wirkung ist physikalisch erfassbar, dazu gehören:

• Die Wärmewirkung nach dem Stromwärmegesetz.

• Die magnetische Wirkung in Form des Elektromagnetismus, zu dem auch die Kraftwirkung gehört, die sich in einem Elektromagneten, einem Elektromotor oder auch einem Elektronenstrahl bemerkbar macht.

• Die chemische Wirkung wie in der Elektrochemie, die auch die Elektrochemie lebender Organismen umfasst.

• Die Lichtwirkung durch Leuchtquellen.

Natürliche Stromwirkungen

• Entladungen in der Atmosphäre in Form von Blitzen

• Über das Erdmagnetfeld induzierter Strom aufgrund einer Sonneneruption

• Tiere wie der Zitterrochen, die zur Verteidigung elektrischen Strom erzeugen

• Tiere und Pflanzen, die elektrischen Strom zur aktiven Orientierung nutzen

• Elektrische Ströme bei bioelektrochemischen Prozessen in Menschen, Tieren und Pflanzen.

Künstliche Erzeugung elektrischer Energie

Strom oder ein Stromfluss kann es nur geben, wo entsprechend elektrische Energie zur Verfügung steht und diese einen Kreislauf oder eben Stromfluss bilden kann. Für die Erzeugung von elektrischer Energie stehen heute verschiedene Quellen zur Verfügung:

• Sonne
• Wind
• Erdwärme
• Wasser
• Wärme-Kraft-Kopplung

Geschichte des Stroms

Der griechische Gelehrte Thales von Milet stellte schon vor rund 2600 Jahren fest, dass Bernstein (griech. Electron) sich statisch auflädt und Dinge anzieht, wenn er mit Tüchern gerieben wird. Doch erst vor rund 250 Jahren konnte elektrischer Strom erstmals technisch genutzt werden. Zunächst waren die Stromquellen Batterien, später der 1866 erfundene Generator, der letztlich mit Kraftmaschinen wie Dampfturbinen gekoppelt wurde, um dem immer stärker steigenden Bedarf an elektrischer Energie Rechnung zu tragen.

Die Gefahrenwirkungen des Stroms

Elektrischer Strom kann für den Menschen gefährlich sein. Die größte Gefahr hierbei besteht darin, dass der Strom beim Menschen ein Herzkammerflimmern auslöst, weil der von außen kommende Strom das menschliche Stromsystem, das sogenannte Erregungsleitsystem, stört. Dabei stellt der weltweit in öffentlichen Netzen übliche Wechselstrom gegenüber dem Gleichstrom die größere Gefahr da, denn bei Wechselstrom ändert sich die Polarität ständig, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Strom das menschliche Erregungsleitsystem unkontrollierbar durcheinander bringt.

Quizfragen zum Thema

1. Ab welcher Stromstärke kann ein elektrischer Strom für die Gesundheit gefährlich sein?

   Für Kinder und Personen mit Herzerkrankungen können schon 10 bis 25 mA (Milli-Ampere) Stromstärke tödlich sein.

2. Mit welchen Formelzeichen wird die elektrische Stromstärke bemessen?

   Das Formelzeichen ist „I“ für elektrische Stromstärke
   Die gesetzliche Maßeinheit ist „A“ für Ampere

3. Was ist die „Lorentzkraft“?

   Als Lorentzkraft wird die Kraft bezeichnet, die sich auf bewegte Ladungen auswirkt. In der Regel wird die Lorentzkraft durch ein Magnetfeld erzeugt. Letztlich ist es die Lorentzkraft, die einen Stromfluss verursacht und damit eine Stromwirkung entstehen lässt. Dem niederländischen Physiker und Mathematiker Hendrik Antoon Lorentz und dessen Leistungen im Bereich der Untersuchung der Elektrodynamik zu Ehren wurde diese Kraft Lorentzkraft genannt.

4. Was ist Blindstrom?

   Im Bereich der Stromwirkung innerhalb der Wechselstromtechnik wird von Wirkstrom und Blindstrom gesprochen. Wenn ein elektrischer Strom auf ein elektrisches Element mit einem ohmschen Widerstand trifft, teilt sich die Gesamtstromstärke in Wirkstrom und Blindstrom auf. Blindstrom bedeutet eine Verlustleistung und eine unnötige Erhöhung des Stroms im Netz.

5. Wie wird die Stromwirkung definiert?

   Die Stromwirkung wird über die „elektrische Leistung“ definiert, die in Form von „elektrischer Energie“ geliefert wurde.

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