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Strom kommt aus der Steckdose – doch was genau kommt da raus?
Strom ist das, was aus der Steckdose kommt und Elektrogeräte zum Funktionieren bringt. Das weiß wohl jeder. Und in der Schule hat man auch mal gelernt, dass Strom irgendwas mit elektrischen Ladungen zu tun hat. Doch was genau ist Strom? Wie kann ich durch Strom mit einer Elektroheizung, Stromheizung oder einer elektrischen Wandheizung meine Wohnung oder mein Haus heizen? Unser Ratgeber erklärt Ihnen genau, was Strom tatsächlich ist. Wie genau eine Elektroheizung funktioniert, können Sie in unserem Ratgeber über Prinzip und Funktionsweise von Elektroheizungen nachlesen.
Was ist Strom?
Elektrischer Strom ist ein Phänomen der Elektrizitätslehre bzw. der klassischen Elektrodynamik. Die Theorie wurde Mitte des 19. Jahrhunderts von James Clerk Maxwell durch die nach ihm benannte Maxwell-Gleichungen als Teilgebiet der Physik eingeführt. Die Elektrodynamik beschäftigt sich mit zeitlich veränderlichen magnetischen und elektrischen Feldern sowie mit bewegten elektrischen Ladungen. Was im alltäglichen Sprachgebrauch als Strom bezeichnet wird, ist demnach der Transport von elektrischen Ladungsträgern wie unter anderem von Ionen (elektrisch geladene Atome oder Moleküle) in Elektrolyten (chemische Verbindungen, die die beweglichen Ionen enthalten) oder Elektronen (negativ geladene Elementarteilchen) in Leitern (Stoffe, die diverse Arten von Energie oder Teilchen transportieren können) oder Halbleitern (Festkörper mit einer elektrischen Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern und Nichtleitern).
Strom ist also die Bewegung elektrischer Ladungsträger. Landungsträger sind positiv (Proton) oder negativ (Elektron) geladene Elementarteilchen. Durch die Bewegung dieser Teilchen entstehen Kräfte, die wir in Form von Strom als Energie nutzen. Damit Strom aber überhaupt fließt, braucht es einer Anziehungskraft (elektrische Spannung) zwischen zwei unterschiedlich aufgeladenen Punkten. Je höher die Differenz zwischen dem positiv und negativ geladenen elektrischen Feld ist, desto höher ist die Spannung und damit auch die Leistung. Elektrische Ströme fließen in geschlossenen Stromkreisen. Bei offenen Stromkreisen fließt kein Strom, da der Kreislauf unterbrochen ist, etwa durch einen Schalter.
Konvektionsstrom und Verschiebungsstrom
Zum elektrischen Strom zählt sowohl Konvektionsstrom als auch Verschiebungsstrom. Strom im Sinne von Bewegung elektrischer Ladungen ist Konvektionsstrom. Gemäß des ampèreschen Gesetzes zeichnet er sich durch ein Magnetfeld aus und erwärmt in den meisten Fällen den Leiter. Strom fließt somit in einem elektrischen Stromkreis sobald zwischen den Anschlüssen der Quelle eine leitende Verbindung besteht und eine elektrische Spannung herrscht. Neben dem Konvektionsstrom zählt auch der Verschiebungsstrom zum elektrischen Strom. Hierbei entsteht der Strom durch die Änderungen des Flusses (überträgt die Wirkung des zugrundeliegenden Kraftfeldes von einem Punkt zum anderen) eines elektrischen Feldes (physikalisches Feld, das durch Coulombkraft auf elektrische Ladungen wirkt). Verschiebungsstrom tritt unter anderem bei einem Kondensator zwischen den Platten beim Be- und Entladen auf und erzeugt ein Magnetfeld.
Was bewirkt Strom und wie lässt er sich messen?
Strom ruft unterschiedliche Effekte hervor, die wiederum auf verschiedene Weise genutzt werden. Zum einen entsteht beim Fließen des Stroms durch einen Leiter Wärme, die beispielsweise bei Elektroherden, Bügeleisen, Wasserkocher oder Elektroheizung bzw. Stromheizung genützt werden. Einige Leiter beginnen bei sehr hoher Hitze zu leuchten, wie z.B. eine Glühlampe. Fließt Strom durch einen Leiter, entsteht um ihn herum ein elektromagnetisches Feld. Diese Anziehungskraft wird unter anderem bei Elektromagneten oder Elektromotoren ausgenützt.
Um die Eigenschaft von Strom zu messen und die Menge des fließenden Stroms anzugeben, gibt es unterschiedliche Begriffe: Volt steht für die Stromspannung, also der höhe der Differenz zwischen zwei unterschiedlich aufgeladenen Feldern. Ampere bezeichnet hingegen die Stromstärke: die Anzahl der bewegten Teilchen. Mit der Bezeichnung Ohm drückt man den Widerstand von Stromleitern und Materialen aus. Bei hohem Widerstand ist die elektrische Spannung dementsprechend geringer.
Es kann zwischen Gleichstrom (direct current, DC), Mischstrom und Wechselstrom (alternating current, AC) unterschieden werden: Gleichstrom ist elektrischer Strom, dessen Richtung und Stärke sich zeitlich nicht ändern: Der Strom fließt somit immer gleich stark in die gleiche Richtung. Die meisten Elektrogeräte im Haushalt wie Computer, Fernseher oder Waschmaschine funktionieren mit Gleichstrom. Wechselstrom hingegen ändert seine Richtung regelmäßig. Die elektrische Ladung bewegt sich hier abwechselnd in eine und dann wieder in die andere Richtung. Alle öffentlichen Stromnetze werden mit Wechselspannung betrieben. Mischstrom ist hingegen eine Kombination aus Gleich- und Wechselstrom.
