Stromkreis - Eine Kurze Einführung - Allnet Brick R Knowledge Basic Set Handbuch

4.1. Stromkreis - Eine kurze Einführung
In unserem Versuch 3.2 werden wir den Begriff "Arbeiter" benutzten um die Wirkungsweise des
elektrischen Stromes in einem Stromkreis bildlich zu beschreiben. Der folgende Text möchte den Stromkreis
und diese "Arbeiter" genauer erklären. Mit den "Arbeitern" sind die Elektronen beschrieben, die sich frei in
Metallen bewegen können. Das ist sehr wichtig, denn die Elektronen überbringen die Energie, die von der
Spannungsquelle bereitgestellt wird an den Ort, an dem sie ihre Arbeit verrichten. Wird ein elektrisches Feld
über unsere "Arbeiter" gebracht, bewegen sie sich in die Richtung, die dieses vorgibt.
Die technische Richtung wird vereinbarungsgemäß vorgegeben vom Pluspol, auch manchmal als Anode bezeichnet, zum Minuspol, der
Kathode.
Man spricht hier von der technischen Stromrichtung, die beschrieben wurde, als der Aufbau der kleinsten nicht teilbaren Körperchen, den
Atomen, noch nicht so gut bekannt war. Heute weiß man, dass die tatsächliche Richtung des Strom usses genau andersherum, also vom
Minuspol zum Pluspol verläuft. Das ist aber nicht so schlimm, da das Prinzip des Strom usses nicht falsch ist.
Anode und Kathode sind die griechischen Wörter für "aufsteigend" und "absteigend". Anhand von Beobachtungen bei Versuchen zogen
Wissenschaftler vor ca. 230 Jahren den Schluss, dass sich Ladungsträger gerichtet zu einer Elektrode hin bewegen und sich von der
anderen abstoßen. Die Ziel-Elektrode dieser Bewegung wurde daher als Anode bezeichnet und die Start-Elektrode als Kathode.
Da unsere "Arbeiter" alle elektrisch negativ geladen sind, bewegen sie sich von der Kathode zur Anode, wenn man die Batterie von außen
betrachtet.
Jetzt kommen wir zu unserem Stromkreis. Die erste Regel lautet: Der Stromkreis muss immer geschlossen werden. Damit können sich die
"Arbeiter" gerichtet bewegen.
In der Naturwissenschaft, besonders der Physik, herrscht der Grundsatz der Kausalität. Daher tritt ein Ereignis nur ein, wenn es eine
Ursache gibt. Zusätzlich sind Ursache und Wirkung durch die Vermittlung miteinander verbunden.
Die genaue Reihenfolge lautet: Erst die Ursache, dann die Vermittlung und zum Schluss die Wirkung.
Auf unseren Stromkreis bezogen bedeutet das: Die Spannung an der Spannungsquelle ist die Ursache, unsere "Arbeiter" sind die
Vermittlung und die Energieumwandlung z.B. an einem Motor oder einer Lampe, ist die Wirkung. Ist der Stromkreis jedoch unterbrochen,
kann der elektrische Strom, also unsere "Arbeiter", den Ort der Wirkung nicht mehr erreichen. Wir möchten Ihnen die elektrische
Spannung anhand eines sinngemäßen Modells erklären: Spannt man ein Gummiband zwischen der rechten und linken Hand, wird, je
weiter man die rechte und die linke Seite des Bandes voneinander entfernt, die Kraft mit der es wieder zusammenstrebt größer.
Das Gummiband steht unter mechanischer Spannung und möchte sich eigentlich wieder entspannen. Die "Arbeiter" in unserer
Spannungsquelle wurden aus ihrem Zuhause, dem energetisch günstigeren Zustand gezogen und streben jetzt wieder nachhause.
Je stärker die "Arbeiter" von ihrem Zuhause getrennt wurden, desto größer ist die Spannung mit der sie wieder zurückstreben.
Man bezeichnet das als Ladungstrennung.
Die gegenseitige Kraft zwischen den beiden Enden des Gummibandes wirkt, kann wird als Potentialdifferenz bezeichnet.
Diese macht wiederrum die Spannung aus. Die "Arbeiter" werden in einem geschlossenen Stromkreis wieder in den ungeladenen Zustand
überführt. Dazu geben sie ihre Energie an den z.B. Motor oder die Leuchtdiode ab. Unsere "Arbeiter" sind dabei sehr eißig und nehmen
es uns nicht übel, dass sie von ihrem Zuhause getrennt worden sind. Denn sie sind eigentlich Elektronen, kleinste Teilchen, die kein
Bewusstsein haben und sich genauso verhalten, wie wir es möchten, wenn wir uns geschickt anstellen und keinen Kurzschluss
verursachen oder den Stromkreis unterbrechen.
Viel Spaß mit unserem Elektronik-Set wünscht Ihnen das Brick'R'knowledge Team!
(C) 2015 ALLNET GmbH Computersysteme
-