Ohne geschlossenen Kreis fließt nichts
Strom fließt nur in einem geschlossenen Stromkreis: von der Quelle durch die Leitung zum Verbraucher und wieder zurück.
- Antrieb:Die Spannungsquelle treibt die frei beweglichen Ladungsträger an.
- Überall gleich:Im unverzweigten Kreis ist die Stromstärke an jeder Stelle gleich groß.
- Verbraucht wird Energie:Ladung wird nicht verbraucht — nur die Energie, die sie mitbringt.
Leiter, Isolator, Halbleiter
Ob ein Stoff leitet, hängt allein an den frei beweglichen Ladungsträgern.
- Leiter:In Metallen ist etwa ein Elektron je Atom frei — sie leiten sehr gut.
- Isolator:In Porzellan, Gummi oder trockenem Holz sind alle Elektronen fest gebunden.
- Halbleiter:Silizium liegt dazwischen — darum geht es im ganzen Kapitel.
Zwei Bedingungen für Strom:
freie Ladungsträger + geschlossener Kreis = Strom
Leiter: Viele frei bewegliche Ladungsträger.
Isolator: Praktisch keine frei beweglichen Ladungsträger.
: Fehlt eine der beiden Bedingungen, fließt kein Strom.
Geschlossener Kreis: Strom fließt nur im geschlossenen Stromkreis; die Quelle treibt die Ladungsträger an. Im unverzweigten Kreis ist die Stromstärke überall gleich. Verbraucht wird nur Energie, nicht Ladung.
Stoffe: Metalle leiten sehr gut, in Isolatoren sind alle Elektronen fest gebunden, Silizium liegt als Halbleiter dazwischen.
Stromrichtung: Die technische Stromrichtung geht vom Pluspol zum Minuspol, die Elektronen bewegen sich umgekehrt. Gerechnet wird mit der technischen Stromrichtung.
Zwei Richtungsangaben
Bei der Richtung gibt es zwei Angaben, die man auseinanderhalten muss.
- Technische Stromrichtung:Vom Pluspol zum Minuspol — so wurde sie historisch festgelegt.
- Elektronenbewegung:Tatsächlich umgekehrt, vom Minuspol zum Pluspol.
- Für Rechnungen und Formeln gilt immer die technische Stromrichtung.
Welches Material leitet Strom?
Der Materialprüfer zeigt, wie verschiedene Proben den Stromkreis schließen – wahlweise am realen Aufbau oder in der Schaltskizze. Achte genau auf die Lampe: Sie leuchtet hell, sie glimmt nur schwach, oder sie bleibt dunkel. Vergleiche besonders die drei Wasserproben.
Hinweis: Vereinfachtes Modell bei 4,5 V. Holz, Papier und Porzellan sind dabei trocken gedacht, die Flüssigkeiten stehen für einen Becher, in den die beiden Klemmen eintauchen – bei sehr hohen Spannungen können auch Isolatoren durchschlagen. Weiter experimentieren: Stromkreise bei PhET (externer Link).
Allgemeine Hinweise
Drei Punkte, an denen es erfahrungsgemäß hakt:
Offener Schalter unterbricht alles
Ein offener Schalter unterbricht den gesamten Kreis. Es fließt nirgends Strom — auch nicht „bis zum Schalter“.
Technische Stromrichtung im Plan
In Schaltplänen ist immer die technische Stromrichtung (+ → −) eingezeichnet, nie die Elektronenbewegung.
Auch Luft kann leiten
Leiter und Isolator sind keine festen Schubladen: Bei sehr hoher Spannung leitet auch Luft — das ist ein Blitz.