Den Stromfluss verstehen

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Für die meisten Menschen ist Elektrizität eine mysteriöse Kraft, die auf magische Weise erscheint, wenn wir einen Lichtschalter betätigen oder ein Gerät anschließen. Während die Wissenschaft hinter dem Stromfluss sehr komplex ist, sind die Grundlagen des elektrischen Flusses oder Stroms leicht zu verstehen, wenn Sie einige Schlüsselbegriffe und -funktionen erlernen. Es hilft auch, den Stromfluss durch Drähte mit dem Wasserfluss durch Rohre zu vergleichen. Obwohl die Analogie nicht perfekt ist, ähneln viele Eigenschaften des elektrischen Flusses in Schaltungsdrähten dem Wasserfluss in einem Rohrleitungssystem.

• Elektronen bewegen

  

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  Was wir als elektrischen Strom bezeichnen, findet auf Partikelebene zwischen den Atomen eines leitenden Materials statt - in einem Haushaltskreis, der Kupferverdrahtung. In jedem Atom gibt es drei Arten von Teilchen: Neutronen, Protonen (die eine positive elektromagnetische Ladung tragen) und Elektronen (die eine negative Ladung tragen). Das wichtige Teilchen ist hier das Elektron, da es die einzigartige Eigenschaft hat, sich von seinem Atom zu trennen und sich zu einem benachbarten Atom zu bewegen. Dieser Elektronenfluss erzeugt elektrischen Strom - den Sprung von negativ geladenen Elektronen von Atom zu Atom.

  Wie Generatoren arbeiten

  Was bringt die Elektronen in Bewegung? Die Physik ist kompliziert, aber im Wesentlichen wird der elektrische Fluss in den Schaltungsdrähten durch einen Stromerzeuger (eine Turbine, die durch Wind, Wasser, einen Atomreaktor oder die Verbrennung fossiler Brennstoffe angetrieben wird) ermöglicht. 1931 entdeckte Michael Faraday, dass elektrische Ladungen entstehen, wenn ein Material, das Elektrizität leitet (Metalldraht), in einem Magnetfeld bewegt wird. Dies ist das Prinzip, nach dem moderne Generatoren arbeiten: Die Turbinen - egal ob sie durch fallendes Wasser oder durch von Kernreaktoren erzeugten Dampf angetrieben werden - drehen riesige Spulen aus Metalldraht in riesigen Magneten, wodurch elektrische Ladungen fließen.

  Mit diesem massiven elektrischen Feld positiver und negativer Ladungen springen die Elektronen in den Drähten im gesamten Stromnetz in Aktion und beginnen mit dem elektrischen Feld zu fließen. Wenn Sie einen Lichtschalter betätigen oder eine Lampe oder einen Toaster einstecken, tippen Sie tatsächlich auf einen großen Strom von Elektronen, die von Stromgeneratoren gezogen und gedrückt werden, die möglicherweise Hunderte von Kilometern entfernt sind.

  Elektrische Generatoren werden manchmal mit Wasserpumpen verglichen - sie erzeugen keinen Strom (genau wie eine Wasserpumpe kein Wasser erzeugt), aber sie ermöglichen den Fluss von Elektronen.

• Strom = Stromfluss

  

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  Der Begriff Strom bezieht sich auf den einfachen Elektronenfluss in einem Stromkreis oder einem elektrischen System. Sie können den elektrischen Strom auch mit der Menge oder dem Volumen des Wassers vergleichen, das durch eine Wasserleitung fließt. Der elektrische Strom wird in Ampere oder Ampere gemessen.

  Wechselstrom gegen Gleichstrom

  Es gibt zwei Arten von elektrischem Strom: Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC). Technisch gesehen fließt der Gleichstrom nur in eine Richtung, während der Wechselstrom die Richtung umkehrt. Im Alltag ist Wechselstrom die Form von durch einen Generator erzeugtem Strom, mit dem Lampen, Geräte und Steckdosen in Ihrem Haus betrieben werden, während Gleichstrom die Form von Batteriestrom ist. Zum Beispiel sind Ihre Taschenlampen Gleichstromsysteme, während die Steckdosen Ihres Hauses ein Wechselstromsystem verwenden.

  Viele erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windgeneratoren erzeugen Gleichstrom, der für den Hausgebrauch in Wechselstrom umgewandelt wird. Eine Autobatterie ist ein Gleichstromsystem, das zum Starten des Motors verwendet wird. Sobald der Motor gestartet ist, verfügt das elektrische System des Automobils über einen Wechselstromgenerator, der Wechselstrom erzeugt, um die verschiedenen Systeme zu betreiben.

• Spannung = Druck

  

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  Die Spannung, auch als elektromotorische Kraft bezeichnet , wird häufig als der Druck der Elektronen in einem System definiert. Es kann mit dem Wasserdruck in einem Rohr verglichen werden. Die Standardschaltungen in Ihrem Haus führen entweder ungefähr 120 Volt (die tatsächliche Spannung kann zwischen ungefähr 115 und 125 Volt variieren) oder 240 Volt (tatsächlicher Bereich: 230 bis 250 Volt). Die meisten Leuchten und Steckdosen werden von 120-Volt-Stromkreisen gespeist, während Trockner, Herde und andere Großgeräte normalerweise 240-Volt-Stromkreise verwenden.

• Leistung = Durchflussrate

  

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  Der Begriff Leistung bezieht sich auf die Rate, mit der elektrische Energie abgeführt oder verbraucht wird. Der Gesamtstromverbrauch der elektrischen Anlage in Ihrem Haus wird über den Stromzähler des Versorgungsunternehmens abgelesen. Es wird in Kilowattstunden oder 1.000 Wattstunden gemessen, und so werden Sie abgerechnet.

  Für jedes elektrische Gerät, z. B. eine Leuchte oder ein Gerät, wird die Nutzungsrate in Watt gemessen. Beispielsweise verbraucht eine 100-Watt-Glühbirne, die 10 Stunden lang brennt, eine Kilowattstunde Strom.

  Ampere, Volt und Watt stehen in einer mathematischen Beziehung zueinander, ausgedrückt wie folgt: Watt = Volt x Ampere

  Wenn ein Gerät für 120 Volt und 10 Ampere ausgelegt ist, verbraucht es im Betrieb bis zu 1.200 Watt: 120 Volt x 10 Ampere = 1.200 Watt.

• Ohm = Widerstand

  

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  Ohm ist die Messung des Widerstands gegen den Elektronenfluss durch ein leitfähiges Material. Je höher der Widerstand, desto geringer der Elektronenfluss. Durch diesen Widerstand wird im Kreislauf eine gewisse Wärmemenge erzeugt. Der Grund dafür, dass ein Haartrockner beispielsweise heiße Luft bläst, ist der Widerstand in der internen Verkabelung, die Wärme erzeugt. Und es ist der Widerstand in den winzigen Drähten einer Glühbirne, der sie aufheizt und vor Licht glüht. Es ist auch ein Widerstand, der ein Verlängerungskabel überhitzen kann, wenn es an einem Gerät verwendet wird, das zu viel Strom zieht.

  Bei der Verkabelung eines Stromkreises kann zu viel Widerstand einen Stromkreis überlasten und einen elektrischen Brand verursachen. Da schlechte Verbindungen, verursacht durch lose Schraubklemmen und Korrosion, wahrscheinlich die Ursache sind, sollten die elektrischen Verbindungen regelmäßig überprüft werden, um die Sicherheit in einem elektrischen System zu gewährleisten.