Elektrische Stromkreise

Elektrische Stromkreise – Physik

Wusstest du, dass in deinem Alltag viele elektrische Stromkreise vorkommen? Zum Beispiel sind in deinem Smartphone Stromkreise vorhanden und deine Zimmerlampe ist Bestandteil eines Stromkreises. Im Folgenden lernst du, was genau ein Stromkreis ist.

Elektrische Stromkreise – Definition

In einem elektrischen Stromkreis kann – ganz einfach erklärt – Strom fließen. Stromfluss bedeutet, dass elektrische Ladungen transportiert werden. Der Transport von Ladungen findet durch elektrische Leiter statt, daher sind diese wichtige Bestandteile des Stromkreises. Dabei kann es sich zum Beispiel um Kabel handeln. Außerdem benötigt der Stromkreis eine Energiequelle, um einen Antrieb für den Ladungstransport zu haben (wenn du mehr dazu lernen willst, kannst du dir das Video zur Stromstärke anschauen). Die Energie wird meist aus Batterien gewonnen oder durch eine Steckdose bereitgestellt – denn diese dient als Schnittstelle für die Energie, die zum Beispiel durch Wind- oder Kernkraftanlagen gewonnen wird. Außerdem benötigt ein Stromkreis einen Verbraucher. Hier wird die elektrische Energie in eine andere Energieform umgewandelt. Zum Beispiel kann das eine Glühlampe sein, in der die elektrische Energie in Lichtenergie umgewandelt wird. Der Verbraucher kann aber auch jedes andere elektrische Gerät sein, zum Beispiel ein Wasserkocher (Umwandlung in thermische Energie) oder ein Elektromotor (Umwandlung in kinetische Energie). Ein Stromkreis kann auch mehrere Verbraucher haben. Stromkreise können unterbrochen werden – zum Beispiel durch einen Schalter. Dadurch, dass der Stromkreis nun keinen geschlossenen Kreis mehr darstellt, kann kein Strom fließen. Natürlich kann man den Schalter auch wieder schließen, sodass der Strom wieder fließt. So musst du zum Ein- und Ausschalten deiner Zimmerlampe nicht immer die Kabel von der Stromversorgung trennen, sondern kannst einfach den Schalter der Lampe benutzen.

Fassen wir noch einmal zusammen, was einen Stromkreis ausmacht:

• In einem geschlossenen Stromkreis kann Strom fließen.
• Die einzelnen Elemente sind mithilfe von elektrischen Leitern (z. B. Kabeln) verbunden.
• Es gibt eine Energiequelle, die den Stromfluss antreibt (z. B. eine Batterie).
• Es gibt einen Verbraucher, in dem die elektrische Energie in eine andere Energieform umgewandelt wird.
• Stromkreise können mithilfe von Schaltern gezielt unterbrochen und wieder geschlossen werden.

Schaltplan und Schaltzeichen

Wenn du einen Stromkreis zeichnen möchtest, musst du diesen nicht genauso aufzeichnen, wie du ihn siehst. Das wäre sehr aufwändig und unübersichtlich. Stattdessen nutzt man sogenannte Schaltzeichen, die die Bestandteile des Stromkreises vereinfacht darstellen. Die schematische Darstellung eines Stromkreises nennt man auch Schaltplan. An einem einfachen Beispiel schauen wir uns nun einen solchen Schaltplan an.

Stromkreise – Beispiel

Wie wir oben festgestellt haben, besteht ein einfacher Stromkreis aus einer Energiequelle, Kabeln und einem Verbraucher. Als Energiequelle dient in unserem Beispiel eine Batterie, als Verbraucher eine Glühlampe. Mit den Kabeln muss der Verbraucher nun so mit den beiden Polen der Batterie verbunden werden, dass die Ladungsträger in einem geschlossenen Kreis fließen können. Wenn das der Fall ist, leuchtet die Lampe.

In der folgenden Abbildung siehst du, wie ein solcher Stromkreis als Schaltplan aussieht. Das Schaltzeichen für die Batterie bilden ein kürzerer und ein längerer Strich – so werden die unterschiedlichen Pole dargestellt. Zur Veranschaulichung, welcher Strich der Plus- und welcher der Minuspol ist, sind manchmal noch kleine Plus- und Minus-Zeichen hinzugefügt. Das Schaltzeichen für die Glühlampe ist ein Kreis mit einem Kreuz darin. Du siehst außerdem, dass die Kabel in einem Schaltplan geordnet sind und dass der gesamte Schaltplan ein Viereck ergibt – so ist er übersichtlicher und man sieht direkt, welches Element auf welche Weise mit anderen Elementen verbunden ist.

Wie oben beschrieben kann man auch einen Schalter zu so einem Schaltkreis hinzufügen. Damit kann man den Stromfluss gezielt unterbrechen. Das sieht man auch an dem Schaltzeichen: Dabei handelt es sich um eine Unterbrechung des Stromkreises, wobei durch einen schrägen Strich angedeutet wird, dass mit dem Schalter der Kreis auch wieder geschlossen werden kann.

Reihenschaltung und Parallelschaltung

Zum Abschluss wollen wir uns noch kurz anschauen, was Reihen- und Parallelschaltungen sind. Dabei handelt es sich um unterschiedliche Arten der Verschaltung, um zum Beispiel mehrere Verbraucher in einem Stromkreis miteinander zu verknüpfen.

Bei der Reihenschaltung sind die Verbraucher direkt hintereinander verschaltet. Sie bilden einen einzelnen Pfad – es gibt keine Verzweigungen des Stromkreises. Ein Beispiel für eine Reihenschaltung ist eine Lichterkette. In dieser sind mehrere kleine Glühlämpchen hintereinander verbunden. Würde man den Stromfluss an einer Stelle unterbrechen, also zum Beispiel eines der Glühlämpchen entfernen, dann würde auch durch den Rest des Stromkreises kein Strom mehr fließen – der Stromkreis ist dann nicht mehr geschlossen. Das ist allerdings etwas, dass du auf keinen Fall selbst probieren darfst! Es kann unter Umständen sehr gefährlich sein. Vor Experimenten mit Strom musst du immer deine Eltern oder das Lehrpersonal fragen!

In einer Parallelschaltung hingegen gibt es Verzweigungen: Man kann sich das so vorstellen, dass nun jeder Verbraucher einen separaten Stromkreis hat. Würde man hier eines der Lämpchen entfernen, würde das andere Lämpchen noch immer leuchten, denn ihr Stromkreis ist noch geschlossen.

Das war nur eine kurze Erklärung – schau dir gerne die Videos zur Reihenschaltung und zur Parallelschaltung an. Hier lernst du noch mehr über die Eigenschaften dieser Schaltungen und auch, wie man verschiedene Größen (zum Beispiel die Spannung oder die Stromstärke) in diesen Stromkreisen berechnen kann.

Kurze Zusammenfassung zum Video Elektrische Stromkreise

In diesem Video wird dir erklärt, was ein Stromkreis ist. Du lernst außerdem, wie du einen Stromkreis selber bauen oder zeichnen kannst. Probier das doch mal aus! Die Übungen und das Arbeitsblatt zum Thema Stromkreis sollten für dich nun ganz einfach sein!