Wie funktioniert Strom?

Es gibt drei Haupteigenschaften, die Elektrizität funktionieren lassen: Spannung, Strom und Widerstand. Diese Eigenschaften arbeiten innerhalb eines Stromkreises zusammen, wodurch Strom von Ort zu Ort transportiert werden kann. Wissenschaftler messen die Spannung in Volt, den Strom in Ampere und den Widerstand in Ohm. Diese drei Größen führen zu einer einfachen mathematischen Beziehung namens Ohmsches Gesetz, bei der eine Spannung von einem Volt an einem Widerstand von einem Ohm einen Strom von einem Ampere ergibt.

Der Prozess der Elektrizität beginnt, wenn Energie aus Licht, Wärme oder Magnetfeldern die Elektronen eines Atoms stimuliert und sie in Bewegung setzt. Einige Atome halten ihre Elektronen nahe am Kern und andere nicht. Die Atome, die ihre Elektronen locker halten, können am besten elektrischen Strom leiten.

Materialien wie Silber, Gold, Kupfer und Aluminium haben Atome mit locker gebundenen Elektronen, diese Elemente sind alle Metalle und die meisten Metalle sind gute Stromleiter. Materialien wie Glas, Luft und Kunststoff werden als Isolatoren bezeichnet; ihre Elektronenzusammensetzung behindert den Fluss eines elektrischen Stroms.

Damit Elektrizität in einem Strom fließen kann, muss eine Kraft oder ein Druck die Elektronen vorwärtstreiben. Diese Kraft wird als elektromotorische Kraft oder EMF bezeichnet, die auch als Spannung bezeichnet wird.

Ein Stromkreis führt diesen elektrischen Strom. Es besteht aus einer elektrischen Quelle, einer Last und Leitern wie Drähten, die den Strom zwischen der Quelle und der Last führen. Ein Beispiel für eine elektrische Quelle ist eine Batterie. Die Last kann nahezu jede Art von elektronischem Bauteil sein, von einer einfachen Glühbirne bis hin zu komplexen Geräten wie Smartphones.

Die Menge der von der Quelle aufgebrachten elektromotorischen Kraft bestimmt, wie viel Spannung durch den Stromkreis fließt. Im Gegensatz dazu ist Strom die Menge an Elektronen, die in einer bestimmten Zeit an einem Punkt im Stromkreis vorbeifließt.

Das letzte Stück des Elektrizitäts-Puzzles betrifft die Art des Widerstands, der dem elektrischen Strom entgegenwirkt. Wenn Sie beispielsweise zwei dickwandige Drähte in Ihrem Stromkreis verwenden, würde mehr Strom fließen, als wenn Sie zwei dünne Drähte verwenden würden. Die dickeren Drähte haben einen geringeren Widerstand und erlauben einen höheren Strom. Es ist vergleichbar mit Wasser, das durch ein Rohr fließt: Ein großes Rohr kann mehr Wasser führen als ein schmales.

Strom trägt Strom, und Sie können die elektrische Leistung in Watt berechnen, indem Sie Volt mit Ampere multiplizieren. Strom fließt von der Stromquelle zur Last und wieder zurück; Die Last nutzt die elektrische Energie, um eine nützliche Aufgabe zu erfüllen, wie zum Beispiel das Anzünden einer Küchenlampe oder das Betreiben eines Elektromotors in einem Hybridauto.