Elektrischer Strom

Elektrischer Strom ist die gerichtete Bewegung von elektrisch geladenen Teilchen. Das können Elektronen sein (negativ geladenen) oder Ionen (positiv oder negativ geladene Atome oder Moleküle). Im Falle des Stroms aus der Steckdose handelt es sich um die Bewegung von Elektronen. Die Stromstärke wird in der Einheit Ampere angegeben, die elektrische Spannung in Volt. Wie viel Strom durch einen Verbraucher mit dem Widerstand R fließt, kann durch das Ohmsche Gesetz berechnet werden: I = U / R, also Spannung in Volt durch Widerstand in Ohm ergibt die Stromstärke in Ampere.

Es gib zwei Arten von Strom: Wechselstrom und Gleichstrom. Das Stromnetz ist ein Wechselstromnetz. Im Kraftwerk wird elektrischer Strom durch die Drehbewegung von Wicklungen in einem Magnetfeld erzeugt. Dadurch entsteht eine Wechselspannung, die im Zeitverlauf die Form einer Sinuskurve hat. Die Frequenz der Stromnetze in europäischen Ländern liegt bei 50 Hertz, das heißt, dass der Strom 50 Mal in der Sekunde seine Richtung ändert. In den USA, Kanada sowie Teilen Japans hat der Strom eine Frequenz von 60 Hertz.

Das Stromnetz ist ein so genanntes Dreiphasen-Wechselstromnetz. Es besteht aus insgesamt 5 Leiten: den drei stromführenden Leitern (den so genannten Phasen), dem Neutralleiter und dem Schutzleiter, der geerdet ist. Die einzelnen Phasen haben untereinander eine Spannung von 400 Volt und gegenüber dem Neutralleiter und dem Schutzleiter eine Spannung von 230 Volt. Haushaltssteckdosen liefern die “kleine Spannung” von 230 Volt, an 400 Volt werden Geräte mit hoher Leistung angeschlossen, z.B. ein Backofen. Der Schutzleiter übernimmt eine Sicherheitsfunktion. Sollte ein Gerät defekt sein und sein Gehäuse unter Strom stehen, wird durch den mit dem Gehäuse verbundenen Schutzleiter ein Kurzschluss ausgelöst und der Strom damit abgeschaltet.

Es ist leichter, Wechselstrom zu transportieren und in verschiedene Spannungen zu transformieren als Gleichstrom, so dass die Wahl zwischen Gleich- und Wechselspannung für das Stromnetz leicht fiel. Um die Verluste auf den Überlandleitungen gering zu halten, wird die Spannung auf bis zu 380.000 Volt hochtransformiert. Da die Spannung so hoch ist, kann die Stromstärke klein gehalten werden, was dazu führt, dass sich die Leitungen nicht so stark erwärmen. Diese Erwärmung stellt einen Leistungsverlust dar, weil die in Wärme umgewandelte Energie nicht mehr genutzt werden kann. Auf dem Weg zum Verbraucher wird die Hochspannung in mehreren Schritten auf die üblichen 230 Volt Haushaltsspannung runtertransformiert.

Im Gegensatz zum Wechselstrom ändert Gleichstrom seine Richtung nicht. Gleichstrom liegt immer dann vor, wenn ein Gerät batteriebetrieben ist, z.B. eine Taschenlampe. Auch Elektronikgeräte wie Fernseher oder DVD-Player benötigen Gleichstrom. Aus diesem Grund ist in diese Geräte neben einem Transformator auch ein Gleichrichter eingebaut, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.