Physik

Elektrische Stromkreise - Wie sind sie aufgebaut?

Inhaltsverzeichnis:

In diesem Text erklären wir dir, was man sich unter einem elektrischen Stromkreislauf und seiner Funktionsweise vorstellen kann und welche verschiedenen Formen von Kreisläufen existieren.

Stromkreisläufe werden benötigt, um den Strom an die Orte zu transportieren, an denen er gebraucht wird. So sind beispielsweise die Lampen in einem Hausflur durch einen Stromkreislauf miteinander verbunden.

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Aufbau von elektrischen Kreisläufen

Wenn elektrischer Strom fließt, dann geschieht dies in einem sogenannten geschlossenen Kreislauf. Ein solcher Kreislauf besteht in seiner einfachsten Form aus einer Stromquelle, einem Leiter (z.B. einem Kupferdraht) und einem Verbraucher (z.B. einer Glühbirne).

Die Stromquelle

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Wie die Grafik dir zeigt, besteht die Stromquelle aus zwei Seiten, die Minus-Pol und Plus-Pol genannt werden. Am Plus-Pol beginnt der Strom in den Leiter zu fließen und am Minus-Pol wird der Strom wieder aufgenommen. Daher hat die Stromquelle an jedem Pol einen Kontakt zu dem Leiter. Die Stromrichtung von Plus nach Minus wird technische Stromrichtung oder auch konventionelle Stromrichtung genannt. Im Gegensatz dazu nennt man die Stromrichtung von Minus nach Plus physikalische Stromrichtung.

Gut zu wissen

Hinweis

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Bei Entdeckung des Stroms legte man fest, dass dieser vom Plus-Pol zum Minus-Pol fließt. Grund dafür war die Annahme, dass sich Protonen und nicht Elektronen innerhalb des Leiters bewegen:

Technische Stromrichtung/konventionelle Stromrichtung von Plus nach Minus.

Später stellte man allerdings fest, dass diese Annahme falsch ist und sich Elektronen und nicht Protonen im Leiter bewegen:

Physikalische Stromrichtung von Minus nach Plus.

 

In Schaltplänen wird, sofern nicht anders erwähnt, die technische Stromrichtung verwendet. 

Der Verbraucher

Damit der Strom auch einen Nutzen hat und nicht nur sinnlos von Pol zu Pol fließt, wird ein sogenannter Verbraucher dazwischengeschaltet. Verbraucher können viele Dinge sein, wie z.B. die schon erwähnten Lampen in einem Flur, aber auch das Mobiltelefon an einem Ladegerät oder der Herd, der in der Küche steht. In dem untenstehenden Bild siehst du das Symbol einer Glühlampe, wir verwenden es hier stellvertretend für einen beliebigen Verbraucher.

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Der Stromkreislauf mit Quelle, Leiter und Verbraucher

Beispiel

Beispiel

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Sind Stromquelle, Leiter und Verbraucher miteinander verbunden, dann sieht dies wie folgt aus:

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 geschlossener Stromkreislauf (Stromquelle, Leiter, Verbraucher)

In der Realität kommt es jedoch nur selten vor, dass ein elektrischer Kreislauf ausschließlich aus diesen drei Bestandteilen besteht. Daher existieren für unterschiedliche, reale Kreisläufe auch unterschiedliche Modelle von Stromkreisläufen, die dazu passen.

Elektrische Kreisläufe mit unterschiedlichen Schaltungen

Die Verbraucher in Reihenschaltung

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In dieser Grafik siehst du, wie mehrere Verbraucher hintereinander mit dem Leiter verbunden sind. Dies nennt man eine Reihenschaltung. In einer solchen fließt der Strom nacheinander durch die Verbraucher und liefert die benötigte Energie. Der Vorteil einer solchen Schaltung ist, dass sie leichter zu konstruieren ist, als komplexere Schaltungen, wie z.B. die Parallelschaltung. Dem gegenüber steht das Problem, dass wenn einer der Verbraucher defekt sein sollte, der gesamte Kreislauf unterbrochen ist und auch die weiteren Verbraucher nicht mit Strom versorgt werden können.

Beispiel

Beispiel

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Eine Lichterkette am Weihnachtsbaum ist oft als Reihenschaltung gebaut. Brennt eine Leuchtkerze durch, bedeutet das, dass die Kette vollständig dunkel bleibt. In der Praxis wird dies allerdings durch Überbrückungsschaltungen in den Leuchtkerzen vermieden.

Die Verbraucher in Parallelschaltung

Dieses Problem kann man beheben, indem man die Verbraucher innerhalb des Kreislaufs getrennt voneinander versorgt.

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Den Kreislauf in der Grafik nennt man Parallelschaltung. Der Name leitet sich von dem parallelen Verlauf zweier (oder auch mehrerer) Leiter zu ihren Verbrauchern ab. Brennt hier eine Leuchtkerze durch, leuchtet die restliche Kette weiter.

Stromkreislauf mit einem Schalter

Die beiden erwähnten elektrischen Stromkreisläufe tauchen häufig auf, wenn die Verbraucher entweder permanent in Funktion oder komplett ausgeschaltet sein sollen. Es ist aber selten gewollt, dass beispielsweise das Licht in einem Zimmer immer brennt, oder man die komplette Stromversorgung des Hauses abschalten muss, um dieses Zimmer zu verdunkeln. Daher wurden die Stromkreise um ein weiteres Element erweitert: Den Schalter.

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Wie man in dieser Grafik sehen kann, ist es nun möglich, den Stromkreislauf zu unterbrechen und wieder zu schließen. Dies geschieht mittels des Schalters. Ist dieser geöffnet, fließt kein Strom und der Verbraucher arbeitet nicht. Schließt man den Kreis wieder, kann er wieder arbeiten, so wie beispielsweise die Lampe in einem Zimmer, die mittels des Lichtschalters gesteuert wird.

Nun weißt du alles Wissenswerte über elektrische Stromkreisläufe, wie sie aufgebaut sind und welche Unterschiede es zwischen ihnen gibt. Dein neu erlerntes Wissen kannst du jetzt in unseren Übungsaufgaben testen. Wir wünschen dir dabei viel Spaß und Erfolg!

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Was ist das Besondere einer Reihenschaltung?

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Wobei handelt es sich nicht um einen Verbraucher in einem elektrischen Stromkreislauf?

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