Elektrizitätslehre

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Elektrizitätslehre
8.1 Ladungen im Kreisverkehr: Der elektrische
Stromkreis
Wenn die Beleuchtungsanlage am Fahrrad defekt ist, das Lämpchen im Scheinwerfer oder im Rücklicht nicht mehr leuchtet,
dann kommen mehrere Fehlerquellen in Betracht. Entweder ist
der Glühfaden in einem Lämpchen durchgebrannt oder es ist ein
Kabel abgerissen. (Dass der Dynamo versagt, kommt äußerst
selten vor.) In jedem Fall ist der Stromkreis an einer Stelle unterbrochen.
Um das Lämpchen zu überprüfen, kann man mit einer Taschenlampenbatterie einen einfachen Stromkreis bilden. Wenn beide
Laschen der Batterie das Lämpchen berühren, muss ein intaktes
Lämpchen leuchten. Es befindet sich in einem geschlossenen
Stromkreis, sodass ein Kreislauf für die „Elektrizität“ möglich ist.
Wird dieser Leiterkreis an irgendeiner Stelle unterbrochen, so
erlischt das Lämpchen sofort.
Dies legt die Vermutung nahe, dass das Lämpchen nur leuchtet,
wenn die Elektrizität ständig fließen kann, man spricht dann von
einem elektrischen Strom.
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Hat man einen Stromkreis mit einem Lämpchen zusammengestellt, kann man ihn an irgendeiner Stelle auftrennen und die
Trennstelle mit verschiedenen Materialien überbrücken. So lässt
sich feststellen, welche Stoffe den elektrischen Strom leiten und
welche nicht. Man unterscheidet dadurch Leiter von Nichtleitern.
Zu den guten Leitern zählen alle Metalle, schwarze Bleistiftminen (sie enthalten Kohlenstoff in der Form von Graphit), aber
auch Salzwasser, verdünnte Säuren und Laugen. Da das Leitungswasser stets etwas gelöste Salze enthält, zählt es ebenfalls
zu den Leitern.
Zu den Nichtleitern gehören trockenes Holz, Kunststoffe, Porzellan, Gummi, aber auch (wasserfreie) Flüssigkeiten wie Petroleum, Öl, Benzin etc.
Nichtleiter sind ebenso wichtig wie Leiter, sie werden zur Isolation benötigt, d. h. zum Schutz gegen „elektrische Schläge“ und
gegen unbeabsichtigtes Kurzschließen von Drähten (wobei
Brände entstehen können).
Gase, wie die Luft, sind in der Regel Nichtleiter. Unter besonderen Umständen (geringer Druck oder hohe Spannungen) können sie die Elektrizität leiten; oft ist dies mit einer Leuchterscheinung verbunden (Funkenüberschläge, Blitze, Licht der
Leuchtstoffröhre).
  vo r s i c h t Auch der menschliche Körper ist ein Leiter. Er
enthält Wasser mit darin gelösten Salzen. Fließt Elektrizität
durch den menschlichen Körper, kann der Strom sehr schädliche
oder gar tödliche Wirkungen entfalten! Jedes Experimentieren
mit Strom direkt aus der Steckdose ist lebensgefährlich und verboten!
Stromkreise werden auf dem Papier mit genormten Schaltzeichen skizziert. Geräte, wie Batterien, Lampen oder Schalter, werden mit sehr einprägsamen Symbolen dargestellt, andere Zeichen sind eher abstrakt.
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In keinem Fall gibt eine Schaltskizze den wirklichen Schaltungsaufbau wieder. So werden verbindende Leitungen als gerade,
schwarze Linien gezeichnet; ob sie isoliert sind, aus Kupfer oder
einem anderen Metall bestehen, kann man einer Schaltskizze
nicht entnehmen.
Batterie
–
+
Generator (allgemein);
(auch: Netzgerät oder Batterie)
Schalter
Verbindung zweier Leiter
Taster
Wechselschalter
Lampe
Klingel
Motor
M
G
Elektrisches Messgerät
Zwei Schaltungsarten sind sehr häufig, sodass sie besondere
Namen besitzen:
▪▪ Reihenschaltung: Dabei sind Geräte (Lampen, Schalter, gele-
gentlich auch Batterien) in einer Reihe in einem Stromkreis
mit einer Quelle verbunden. Wird ein Schalter geöffnet, so ist
der Stromkreis unterbrochen und alle weiteren Geräte sind
stromlos. So liegen z. B. in einem Auto der Hupkontakt und
das Zündschloss in Reihe und deshalb beobachtet man folgenden Sachverhalt: Nur wenn beide Schalter gleichzeitig
geschlossen sind, ertönt die Hupe.
▪▪ Parallelschaltung: An eine Stromquelle (Batterie, Steckdose)
sind gleichzeitig mehrere Stromkreise angeschlossen. Wird
der Schalter in einem Stromkreis geöffnet, beeinflusst dies den
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