Richtung konstant oder ständig wechselnd
Beide Stromarten transportieren Energie — unterschiedlich ist nur die Richtung.
- GleichstromDie Ladungen fließen immer in dieselbe Richtung: Batterie, Akku, Netzteil.
- WechselstromDie Richtung kehrt sich regelmäßig um, weil der Generator eine wechselnde Spannung erzeugt.
- GemeinsamEnergie wird in beiden Fällen transportiert.
- UnterschiedNur: Richtung gleich oder periodisch umklappend.
Das deutsche Stromnetz: 230 V und 50 Hz
Zwei Zahlen beschreiben die Spannung aus der Steckdose.
- 230 VEffektivwert — der Wert, der so viel heizt wie eine Gleichspannung.
- 50 Hz50 vollständige Perioden pro Sekunde.
- 100-malSo oft klappt die Richtung pro Sekunde um, denn je Periode zweimal.
- ScheitelwertÛ = 230 V · √2 ≈ 325 V — kurzzeitiger Höchstwert.
Periodendauer einer Wechselspannung:
T = 1f = 150 Hz = 0,02 s = 20 ms
T: Periodendauer — Dauer einer vollständigen Schwingung, in s.
f: Frequenz — Perioden pro Sekunde, in Hertz (Hz).
Gleichstrom: Die Ladungen fließen immer in dieselbe Richtung, zum Beispiel bei Batterie und Akku.
Wechselstrom: Die Richtung kehrt sich regelmäßig um. Beide Stromarten transportieren Energie.
Steckdose: 230 V ist der Effektivwert, 50 Hz bedeuten 50 Perioden pro Sekunde. Der Scheitelwert beträgt \( \hat U = 230\,\mathrm V \cdot \sqrt 2 \approx 325\,\mathrm V \).
Warum Wechselstrom: Nur Wechselspannung lässt sich verlustarm mit einem Transformator hoch- und heruntersetzen.
Warum im Netz trotzdem Wechselstrom fließt:
- TransformatorNur Wechselspannung lässt sich verlustarm hoch- und heruntersetzen.
- ElektronikLaptop, Handy und LED brauchen innen Gleichspannung.
- NetzteilEs macht aus der Wechselspannung die passende Gleichspannung.
Die Kurve zeigt, wie die Spannung in 100 Millisekunden verläuft — blau, solange der Strom „hin“ fließt, orange, solange er „zurück“ fließt. An jeder Stelle mit Richtungswechsel liegt ein Punkt auf der Kurve. Der Zähler rechnet die Wechsel auf eine Sekunde hoch und liest Periodendauer und Frequenz ab.
Halte fest: Die Richtung wechselt beim Nulldurchgang, nicht am Scheitel — jede Periode enthält zwei Nulldurchgänge. Bei 50 Hz sind das 50 Perioden, aber 100 Richtungswechsel je Sekunde; Gleichstrom hat keinen einzigen.
Allgemeine Hinweise
Drei Stellen, an denen es erfahrungsgemäß hakt.
Konstante Richtung genügt
Gleichstrom heißt konstante Richtung — die Stromstärke darf sich ändern.
Perioden und Richtungswechsel
50 Hz sind 50 Perioden, aber 100 Richtungswechsel pro Sekunde.
Periodendauer als Kehrwert
T = 1/f: der Kehrwert von 50 ist 0,02 s.