Ein elektrischer Stromkreis ist eine geschlossene Verbindung, durch die elektrischer Strom fließen kann. Damit Strom fließt, muss der Stromkreis geschlossen sein – eine Unterbrechung verhindert den Stromfluss.
Bauteile eines einfachen Stromkreises:
- Spannungsquelle (z.B. Batterie): liefert die Energie
- Verbraucher (z.B. Glühbirne, Motor): nimmt die Energie auf
- Leiter (Drähte): verbinden die Bauteile
- Schalter: öffnet oder schließt den Stromkreis
Schaltzeichen werden verwendet, um Stromkreise in einem Schaltplan darzustellen. Jedes Bauteil hat ein genormtes Symbol.
Eine Taschenlampe ist ein einfacher Stromkreis:
- Batterie → liefert Strom
- Schalter → beim Einschalten geschlossen
- Glühbirne oder LED → leuchtet auf
- Metallgehäuse/Drähte → Leiter
Ist der Schalter offen (AUS), fließt kein Strom – die Lampe leuchtet nicht.
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Parallelschaltung:
Die Verbraucher sind nebeneinander in parallelen Zweigen geschaltet.
- Die Spannung ist in jedem Zweig gleich: U₁ = U₂ = U
- Der Strom teilt sich auf: I = I₁ + I₂
- Fällt ein Verbraucher aus, funktionieren die anderen weiter
- Alte Lichterketten (Reihenschaltung): Brennt eine Birne durch, gehen alle aus.
- Hausinstallation (Parallelschaltung): Jede Steckdose liegt parallel – fällt eine aus, funktionieren die anderen weiter.
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| Quelle | Energieumwandlung |
|---|---|
| Batterie | Chemische Energie → Elektrische Energie |
| Akku | Chemische Energie ↔ Elektrische Energie (aufladbar) |
| Generator | Mechanische Energie → Elektrische Energie |
| Solarzelle | Lichtenergie → Elektrische Energie |
Batterie vs. Akku:
- Batterie (Primärzelle): einmalig verwendbar, nicht aufladbar
- Akku (Sekundärzelle): mehrfach aufladbar, langfristig günstiger und umweltfreundlicher
- Fernbedienung: AA-Batterie (nicht aufladbar)
- Smartphone: Lithium-Ionen-Akku (aufladbar, hunderte Ladezyklen)
- Fahrrad-Dynamo: Generator (Bewegung → Strom → Licht)
- Taschenrechner mit Solarzellen: Licht → Strom (kein Batteriewechsel nötig)
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Materialien werden nach ihrer elektrischen Leitfähigkeit eingeteilt:
Elektrische Leiter:
- Lassen Strom gut fließen
- Besitzen freie Elektronen, die sich bewegen können
- Beispiele: Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Graphit, Salzwasser
Isolatoren (Nichtleiter):
- Lassen keinen Strom fließen
- Keine freien Elektronen
- Beispiele: Kunststoff, Gummi, Glas, Holz (trocken), Porzellan
Halbleiter:
- Leiten unter bestimmten Bedingungen (z.B. Temperatur, Licht)
- Grundlage moderner Elektronik (z.B. Transistoren, Solarzellen)
Ein Haushaltskabel besteht aus zwei Schichten:
- Innen: Kupferlitze (Leiter) – leitet den Strom
- Außen: Kunststoffmantel (Isolator) – schützt vor gefährlicher Berührung
Dieser Aufbau aus Leiter + Isolator ist bei allen elektrischen Kabeln und Geräten zu finden.
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