Warum war Strom eine so bahnbrechende Erfindung? Die große Bedeutung, die der elektrische Strom in unserem heutigen Leben hat, liegt in seinen vielfältigen Wirkungen: Wärme, Leucht-, chemische sowie magnetische Wirkung. All diese Auswirkungen des elektrischen Stroms hat sich der Mensch zunutze gemacht – und so ist Strom aus unserem Alltag heute nicht mehr wegzudenken. Show
WärmewirkungFließt durch einen Draht Strom, so erwärmt sich dieser Draht. Diese Wirkung des elektrischen Stroms kommt in zahlreichen Geräten, die uns den Alltag erleichtern, zum Tragen, z.B. Wasserkocher, Bügeleisen, Elektroherde oder elektrische Heizöfen. LichtwirkungBei der Glühlampe ist die Wärmewirkung sogar so stark, dass der Draht zu leuchten beginnt und so für Helligkeit sorgt. Dies funktioniert auch bei LED-Leuchtdioden und Halogenlampen. Magnetische WirkungUm einen Draht, durch den Strom fließt, entsteht ein Magnetfeld. Dies lässt sich gut an einer herkömmlichen Glühlampe beobachten: Hält man einen Magneten in die Nähe einer eingeschalteten Glühlampe, so beginnt der Glühwendel zu schwingen. Auch eine Magnetnadel wird durch den Strom abgelenkt. Diese magnetische Wirkung des elektrischen Stroms wird z.B. beim Elektromotor genutzt. Wichtig ist, dass das Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, stärker als das natürliche Magnetfeld der Erde ist. Ist das der Fall, so verläuft das elektrische Magnetfeld ringförmig um einen Draht. Ein weiteres Beispiel sind Elektromagnete, wie sie z.B. auf Schrottplätzen eingesetzt werden. Diese Magnete können gezielt über einem Auto, das angehoben werden soll, eingeschaltet werden und bewegen dann auch nur dieses Auto. In der Elektrotechnik kommt u.a. bei Relaisschaltungen oder Drehspulinstrumenten zur Messung von Stromstärken diese magnetische Wirkung von Strom zum Einsatz. Elektrolyse – chemische WirkungDie chemische Wirkung des elektrischen Stroms wird bei der Elektrolyse genutzt. Dabei wird ein Leitfähigkeitsmesser in ein Gefäß mit einer Lösung gehalten. Infolge der chemischen Wirkung setzen sich dann bestimmte Teilchen der Lösung an der einen oder anderen Seite des Gefäßes ab. Auf diese Weise werden z.B. Wasserstoff, Aluminium, Chlor und Natronlauge gewonnen. Wirkungen des elektrischen Stroms auf den MenschenFür den Menschen kann die Wirkung des elektrischen Stroms tödlich sein. Durch die Wärmewirkung entstehen an der Ein- und Austrittsstelle des Stroms Verbrennungen. Auch die chemische Wirkung von Strom kann großen Schaden anrichten, denn sie zersetzt Elektrolyte wie Blut, Schweiß oder Speichel. Schließlich reizt Strom auch unsere Muskeln: Bereits eine Spannung von 20 bis 30 V kann so starke Krämpfe auslösen, dass wir unsere Hand nicht mehr von der Stromquelle lösen können. Ist der Brustkorb betroffen, kann es zu Atem- oder Herzstillstand kommen.
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Welche Wirkungen kann Strom haben?WärmewirkungWenn in Drähten ein elektrischer Strom fließt, bewegen sich die Elektronen im Draht in eine bestimmte Richtung. Die Atome des Drahtes werden durch Stöße mit den Elektronen so in Schwingung versetzt, dass äußerlich eine Temperaturerhöhung festgestellt werden kann. Die Temperatur eines leitenden Materials kann so weit steigen, dass es zu glühen beginnt (man spricht dann auch von Lichtwirkung des Stromes). Dieses Phänomen sieht man vor allem bei Glühlampen, bei denen der Draht dann leuchtet. Die Temperaturerhöhung ist abhängig von der Dicke des leitenden Materials und der Größe des elektrisches Stromes. Infolge der Temperaturerhöhung dehnen sich die Leiter dann auch aus.
Chemische WirkungManche chemische Substanzen wie Säuren, Laugen oder Salzlösungen leiten elektrischen Strom. Dabei verändert der Strom diese Stoffe, was man auch als Elektrolyse bezeichnet. Diesen Vorgang kann man vor allem bei der Zerlegung von Stoffen nutzen, wie das Beschichten mit Metallüberzügen. Aber auch in Batterien laufen chemische Reaktionen ab, um Strom zu erzeugen.
Magnetische WirkungStromdurchflossene Leiter erzeugen um sie herum ein magnetisches Feld. Man kann sie also wie Magnete benutzen, die man ein- und ausschalten kann.
Wie kann man die magnetische Wirkung von Strom nachweisen?Am einfachsten ist es, eine Magnetnadel in die Nähe eines stromdurchflossenen Drahtes zu bringen. Fließt gerade Strom durch den Draht, so erkennt man eine Auslenkung der Magnetnadel.
Was ist ein Energiewandler?Der elektrische Strom (bewegte Elektronen) transportiert Energie von der Stromquelle zum Elektrogerät (Wandler). Dieses Elektrogerät wandelt die Energie des Stromes in andere Energieformen um. Beispiele hierfür sind:
Was ist ein Energiefluss-Schema?Die Vorgänge der Energieumwandlung von Stromquelle bis zum elektrischen Gerät lassen sich gut in einem Energiefluss-Schema darstellen. Dieses kann wie folgt aussehen:
Wenn elektrischer Strom fließt, kann man diesen nicht sehen, man kann ihn aber an einer oder mehreren Wirkungen erkennen. Wir haben bereits einige Wirkungen kennengelernt:
Häufig sind mehre dieser Wirkungen gleichzeitig zu erkennen. Diese Wirkungen werden für viele Zwecke genutzt, manchmal sind sie jedoch unerwünscht. Dazu einige Beispiele: Dass durch elektrischen Strom Wärme entsteht, beschränkt sich nicht auf die Glühlampe. Jeder Leiter, durch den Strom fließt, erwärmt sich. Genutzt wird diese Wirkung in vielen Geräten, die Wärme erzeugen. Beispiele für erwünschte Wärmewirkung sind:
In vielen Fällen ist die Wärmewirkung jedoch nicht erwünscht, und die entstehende Wärme muss u.U. durch Kühlverfahren abgeführt werden. Beispiele für unerwünschte Wärmewirkung sind:
LichtwirkungWie schon beschrieben, tritt die Lichtwirkung als Folge der Wärmewirkung auf. Das ist aber nicht immer der Fall. Beispiele, in denen die Lichtwirkung zu beobachten ist, sind:
Beispiele für die Nutzung der magnetischen Wirkung von elektrischem Strom sind:
Viele chemische Reaktionen werden durch Elektrizität hervorgerufen. das macht man sich zunutze zum Trennen von chemischen Verbindungen. Diesen Vorgang bezeichnet man als Elektrolyse. Erfolgt diese mit dem Ziel, Metalle oder andere leitende Stoffe mit einer dünnen Metallschicht zu überziehen, so wird dies als Galvanisieren bezeichnet. Beispiele dafür sind:
Nun wird es aber Zeit, dass wir den Fragen auf den Grund gehen, wie – Was ist eigentlich elektrischer Strom? – Was genau fließt da eigentlich? Die Antworten auf diese Fragen findest Du auf den folgenden Seiten! |
Welche wirkung kann der elektrische strom haben
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