7 – Strom

Elektrizität in unserem modernen Alltag

Elektrizität prägt unseren Alltag und unser Leben seit über 100 Jahren und ist daraus kaum wegzudenken. Wir verwenden unzählige elektrische Geräte im Laufe eines Tages – was uns oftmals erst bewusst wird, wenn alles zum Stillstand kommt: bei einem Stromausfall.

Elektrizität ist aber nicht nur ein Phänomen der modernen Gesellschaft. Auch in unserem Alltag und in der Natur begegnen uns viele elektrische Phänomene. Laufen wir ein paar Schritte auf Turnschuhen über den Teppichboden und greifen dann nach der (metallenen) Türklinke, lässt uns manchmal ein kurzer Blitz zurückschrecken. Ebenso, wenn wir einem Kind die Hand reichen, das gerade vom Trampolin herunterklettert. Vor allem im Winter stehen uns manchmal die Haare zu Berge, wenn wir nur den Pullover über den Kopf ziehen. Auch die ohne Klebstoff haftende Schutzfolie bleibt an ihrem Ort aufgrund elektrischer Anziehungskräfte.

Elektrizität in der Natur

Schmerzhafte Erfahrung machen auch manche Beutetiere mit den elektrischen Spezialeffekten, die Jäger wie der Zitteraal oder Zitterwels beherrschen, um sie zu betäuben. Bienen, Hummeln, Rochen, Hai und auch das Schnabeltier verfügen dagegen über Rezeptoren, die elektrische Felder wahrnehmen können. Der Elefantenrüsselfisch ist sogar in der Lage, selbst ein elektrisches Feld zu erzeugen und anhand dessen Veränderung seine Beute aufzuspüren. Und schließlich zeigt sich die ganze eindrucksvolle Wucht der Elektrizität in der Natur in den großen Blitzentladungen eines Gewitters.

Elektrizität und ihre Unanschaulichkeit und Gefahren

Elektrizität ist gleichzeitig ein oft angstbesetztes Thema. Zum einen erscheinen die physikalischen Erklärungen oft sehr komplex und unanschaulich. Zur Abhilfe verwenden wir für die Erläuterungen verschiedene veranschaulichende Modelle und Beispiele. Diese sind natürlich in ihrer Übertragbarkeit auf die Realität stets begrenzt. Es ist daher notwendig, die Modelle daraufhin kritisch zu prüfen, welche Fehlvorstellungen sie ggf. induzieren können und welche mangelnde Anschlussfähigkeit sie aufweisen.

Zum anderen birgt Elektrizität auch ganz praktische Gefahren, vor allem bei einem unsachgemäßen Umgang. Ab wann wird es nun gefährlich und wie bewegt man sich bei Experimenten im sicheren Bereich?

 

A – Zentrale Begriffe

Zur weiteren Darstellung der Inhalte zur Elektrizitätslehre müssen wir zunächst einige zentrale Begriffe und Konzepte der Elektrizitätslehre klären, bzw. auffrischen. Dazu gehören vor allem die Begriffe:

      • 1 Elektrische Ladung
      • 2 Elektrische Spannung
      • 3 Elektrischer Strom – bzw. genauer: elektrische Stromstärke
      • 4 Leitfähigkeit und elektrischer Widerstand
      • 5 Vertiefung Energie und elektrische Felder

B – Bauteile

Anschließend betrachten wir die einzelnen Komponenten und die physikalischen Regeln im elektrischen Stromkreis:

      • 1 Stromkreis und Schaltsymbole
      • 2 Elektrische Bauteile als Energiewandler
      • 3 Einfache Regeln im Stromkreis
      • 4 Messen von Spannung und Stromstärke

C – Funktionsweise einer Batterie

D – Modelle für die Veranschaulichung der elektrischen Stromkreises

E – Sicherheit