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Wirkungen des elektrischen Stroms

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Team Digital
Wirkungen des elektrischen Stroms
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Grundlagen zum Thema Wirkungen des elektrischen Stroms

Wirkungen des elektrischen Stroms – einfach erklärt

Beim elektrischen Strom unterschieden wir vier verschiedenen Wirkungen:

Die Wirkungen des elektrischen Stroms sind: die Wärmewirkung, die Lichtwirkung, die magnetische Wirkung und die chemische Wirkung.

Wenn du dich in deinem Zuhause umschaust, kannst du sicher viele Geräte entdecken, die mit Strom funktionieren. Wir schauen uns heute kurz an, auf welche Weise Strom wirken kann.

Elektrischer Strom und seine Wirkung

Wirkungen des elektrischen Stroms – die Wärmewirkung

Das erste Beispiel ist der Wasserkocher. Im Wasserkocher befindet sich eine Heizwendel. Das ist ein Draht aus einem bestimmten Material, das einen hohen elektrischen Widerstand hat. Nun fließt Strom durch die Wendel. Das kannst du dir so vorstellen: Der elektrische Strom besteht aus kleinen Teilchen, den Ladungsträgern, die sich in eine Richtung bewegen. Die Voraussetzung für den Stromfluss ist die Spannung, die hier die Steckdose zur Verfügung stellt.

Wenn die Ladungsträger durch den Heizdraht fließen, stoßen sie dort mit anderen Teilchen zusammen. Durch Reibung entsteht Wärme, die sich auf das Wasser überträgt und es zum Kochen bringt. Das ist die Wärmewirkung des elektrischen Stroms.

Wirkungen des elektrischen Stroms – die Lichtwirkung

Die Lichtwirkung kannst du zum Beispiel bei LED-Lampen beobachten. Auch in diesem Fall fließt der Strom, also die geladenen Teilchen, durch das Bauteil. Bei einer LED-Lampe sind das die sogenannten Leuchtdioden. Die geladenen Teilchen des Stroms geben Energie an diese Bauteile ab, die dann in Licht umgewandelt wird. Das ist die Lichtwirkung des elektrischen Stroms.

Wirkungen des elektrischen Stroms – die magnetische Wirkung

Schauen wir uns die Lautsprecher an. Ein Lautsprecher besteht in der Regel aus einem Magneten und einer Spule, die an der Membran befestigt ist. Wenn Strom durch die Spule fließt, wird sie zu einem Elektromagneten, dessen Polung von der Stromrichtung abhängt. Das ist die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms. Je nach Richtung des Stroms wird die Spule vom Magneten abgestoßen oder angezogen. So wird die Membran in periodische Schwingungen versetzt und erzeugt einen Ton.

Wirkungen des elektrischen Stroms – die chemische Wirkung

Zu guter Letzt werfen wir einen Blick auf das Smartphone. Wenn du es an die Steckdose anschließt, wird der Akku aufgeladen. Beim Aufladen wird durch die Energie des Stroms ein chemischer Prozess angetrieben. Das ist die chemische Wirkung des elektrischen Stroms. Wenn du das Smartphone benutzt, wird diese chemische Energie wieder in elektrischen Strom umgewandelt.

Zusammenfassung der vier Wirkungen des elektrischen Stroms

  • Durch die Wärmewirkung des elektrischen Stroms kann aus elektrischer Energie Wärme erzeugt werden.
  • Durch die Lichtwirkung kann über Stromfluss Licht ausgesendet werden.
  • Durch die magnetische Wirkung kann über einen stromdurchflossenen Leiter eine magnetische Kraft wirken.
  • Durch die chemische Wirkung kann elektrische Energie umgewandelt und in Form von chemischer Energie gespeichert werden.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Wirkungen des elektrischen Stroms

Welche Wirkungen des elektrischen Stroms gibt es?
Was ist eine magnetische Wirkung?
Wie kommt die Lichtwirkung zustande?
Wie funktioniert die chemische Wirkung des elektrischen Stroms?
Wie entsteht die Wärmewirkung?

Transkript Wirkungen des elektrischen Stroms

"Elektrischer Strom" – für uns heutzutage unverzichtbar! Du wachst morgens auf und das Erste was du wahrnimmst, ist meist NICHT Vogelgezwitscher und Sonnenstrahlen, sondern das Fiepen und Leuchten deines Weckers oder Handys . Aber "schlechte Laune am Morgen" ist nicht die einzige "Wirkung", die elektrische Geräte haben können. Was es für physikalische "Wirkungen des elektrischen Stroms" gibt, beleuchten wir in diesem Video. Das ist dir bestimmt schon aufgefallen: Elektrische Geräte sind ÜBERALL! Und obwohl sie alle den "gleichen" Strom aus der Steckdose zapfen, können sie ganz verschiedene Dinge anstellen. Hast du dich erstmal mühsam vom Bett zum Frühstückstisch geschleppt, kannst du die WÄRMEWIRKUNG des Stroms genießen. Sie sorgt dafür, dass ihr zu Hause heißes Wasser für Tee, Kaffee oder auch zum Eierkochen benutzen könnt. Denn in Wasserkochern, Kaffeemaschinen und Eierkochern stecken "Heizspiralen". Das sind im Prinzip nichts anderes als dicke Drähte, die sich durch den Strom, der hindurchfließt, stark aufheizen. Das passiert, weil die elektrisch geladenen Teilchen, die den Strom ausmachen, in Bewegung sind, und sowohl untereinander als auch mit den festsitzenden Atomen im Draht wechselwirken. Dadurch entsteht WÄRME, die an die Umgebung der Heizspirale abgegeben wird – ziemlich praktisch! Wenn du dann ins Bad stapfst, um zu kontrollieren, ob du noch genauso hübsch bist wie am Tag zuvor, brauchst du die LICHTWIRKUNG des Stroms. Auch DIE funktioniert dadurch, dass elektrisch geladene Teilchen wechselwirken und Energie abgeben. Allerdings eben bei bestimmten Materialien nicht nur in Form von Wärme, sondern auch in Form von LICHT. Schon ein einfaches Stück Draht fängt an zu GLÜHEN, wenn ein starker Strom hindurchfließt. Aber bei Energiesparlampen und LED's, die mit anderen Stoffen arbeiten, ist das Ganze noch effektiver – phänomenal! Jetzt bist du fit für den Weg zur Schule. Vielleicht hörst du dabei Musik, und nutzt so auch die MAGNETISCHE Wirkung des Stroms. Jeder "stromdurchflossene Draht" erzeugt nämlich immer auch ein schwaches Magnetfeld. Das wird in Lautsprechern wie auch in Kopfhörern sehr effektiv genutzt, um über die erzeugte magnetische Wirkung eine "Membran" in Schwingung zu versetzen, und SO den elektrischen Strom in hörbare Signale, also Schall, zu übersetzen. Bei Mikrofonen läuft dieser Vorgang übrigens genau umgekehrt. Die "magnetische Wirkung", über die der Strom also letztendlich zu Bewegung führt, funktioniert aber nicht nur mit Membranen, sondern wird auch in allen kleinen und großen "Elektromotoren" genutzt. Auch das ist nützlich für deinen Schulweg, denn so können allerhand Verkehrsmittel betrieben werden. Und wo wir bei Verkehrsmitteln sind: Vielleicht hast du schonmal was von der "Brennstoffzelle" gehört. Das ist eine sehr umweltfreundliche Art von Motor, die mit "Wasserstoff", also einem Bestandteil von Wasser, betrieben wird. Damit das funktioniert, muss aber zuerst Wasser AUFGESPALTEN, also in seine Bestandteile "Wasserstoff" und "Sauerstoff" zerlegt werden. Das ist ein CHEMISCHER Prozess, der "Elektrolyse" genannt wird. Und DER funktioniert – du ahnst es vielleicht schon – mit elektrischem Strom. Wenn Strom in dieser oder ähnlicher Weise genutzt wird, um eine chemische Reaktion herbeizuführen, wie hier die "Elektrolyse des Wassers", spricht man von der CHEMISCHEN Wirkung des Stroms. Ähnlich wie die magnetische Wirkung kann auch die "chemische Wirkung" umgekehrt werden. Das wird zum Beispiel in Handyakkus genutzt, die ja ELEKTRISCH aufgeladen werden, den Strom dann CHEMISCH speichern, und schließlich wieder ans Handy abgeben. Bei DER Vielseitigkeit kriegt man doch gleich bessere Laune! Fassen wir die vier Wirkungen des elektrischen Stroms nochmal zusammen: Es gibt die "Wärmewirkung" des Stroms; diese wird in "Heizspiralen" von Wasserkochern und Ähnlichem genutzt. Es gibt die "Lichtwirkung", die in allen Arten von Lampen und Lichterscheinungen auftritt. Dann die "magnetische Wirkung", die über geschickte Anordnungen zu Bewegung und sogar zu Schall führen kann. Und die "chemische Wirkung", die genutzt wird, um chemische Reaktionen wie die "Elektrolyse des Wassers" herbeizuführen, oder das Laden eines Akkus zu ermöglichen. So kannst du dich den ganzen Tag über an den verschiedensten Wirkungen des elektrischen Stroms erfreuen. Schön wär's aber, wenn das ganze Geblinke, Gebimmel und Gesurre auch mal ein Ende hätte.

2 Kommentare
2 Kommentare
  1. das video ist echt cool danke: )
    Es ist aber ein bisschen schwierig zu verstehen.......
    Aber bei der Physikarbeit wird es mir bestimmt helfen

    Von Rosy, vor 3 Monaten
  2. nice

    Von schlauer user, vor 3 Monaten

Wirkungen des elektrischen Stroms Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wirkungen des elektrischen Stroms kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib Beispiele für die vier Wirkungen des elektrischen Stroms an.

    Tipps

    Die magnetische Wirkung kann zu Schall führen.

    In elektrischen Geräten, die die Wärmewirkung des elektrischen Stroms nutzen, sind Heizspiralen verbaut.
    Heizspiralen sind dicke Drähte, die sich aufgrund des hindurchfließenden Stroms sehr stark erwärmen, also aufheizen.

    Lösung

    Elektrischer Strom ist in unserem täglichen Leben unverzichtbar. Wir können seine Wirkung in vier Bereiche unterteilen:

    Die Wärmewirkung

    In elektrischen Geräten, die die Wärmewirkung des elektrischen Stroms nutzen, sind Heizspiralen verbaut. Heizspiralen sind dicke Drähte, die sich aufgrund des hindurchfließenden Stroms sehr stark erwärmen, also aufheizen. Das liegt daran, dass die elektrisch geladenen Teilchen, die den Strom ausmachen, in Bewegung sind und sowohl untereinander als auch mit den festsitzenden Atomen im Draht wechselwirken. Dadurch entsteht Wärme, welche an die Umgebung der Heizspirale abgegeben wird.
    Beispiele hierfür sind:

    • Wasserkocher
    • Kaffeemaschine
    • Eierkocher

    Die Lichtwirkung

    Auch die Lichtwirkung entsteht dadurch, dass elektrisch geladene Teilchen wechselwirken und Energie abgeben. In diesem Fall geben sie die Energie jedoch in Form von Licht ab. Dafür werden spezielle Materialien verwendet.
    Beispiele hierfür sind:

    • LED
    • Energiesparlampe

    Die magnetische Wirkung

    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld. Durch die so erzeugte magnetische Wirkung kann beispielsweise eine Membran in Schwingung versetzt werden, welche dann Schall erzeugt.
    Beispiele hierfür sind:

    • Lautsprecher
    • Kopfhörer
    Übrigens: Die magnetische Wirkung, über die der Strom letztendlich zu Bewegung führt, wird auch in Elektromotoren genutzt.

    Die chemische Wirkung

    Bei der sogenannten Elektrolyse wird mithilfe von elektrischem Strom Wasser aufgespalten in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieser Vorgang kann auch umgekehrt genutzt werden, indem chemisch gespeicherter Strom bei Bedarf wieder abgegeben wird.
    Ein Beispiel hierfür ist:

    • Handyakku

  • Fasse die vier Wirkungen des elektrischen Stroms zusammen.

    Tipps

    Hier wird die Wärmewirkung in einer Heizspirale veranschaulicht.

    Beispiele für die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms sind Lautsprecher und Kopfhörer: Es wird durch die erzeugte magnetische Wirkung eine Membran in Schwingung versetzt.

    Lösung

    Elektrische Geräte vereinfachen unser Leben. Sie nutzen dabei den elektrischen Strom, indem elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird. Die dadurch entstehende Wirkung des elektrischen Stroms können wir physikalisch in vier Bereiche unterteilen:

    • die Wärmewirkung:
    In elektrischen Geräten, die auf der Wärmewirkung des elektrischen Stroms basieren, zum Beispiel Wasserkocher, sind Heizspiralen verbaut. Heizspiralen sind dicke Drähte, die sich aufgrund des hindurchfließenden Stroms stark aufheizen. Das liegt daran, dass die elektrisch geladenen Teilchen, die den Strom ausmachen, in Bewegung sind und sowohl untereinander als auch mit den festsitzenden Atomen im Draht wechselwirken. Dadurch entsteht Wärme, welche an die Umgebung der Heizspirale abgegeben wird.
    • die Lichtwirkung:
    Auch die Lichtwirkung, welche etwa bei LEDs genutzt wird, entsteht dadurch, dass elektrisch geladene Teilchen wechselwirken und Energie abgeben. In diesem Fall geben sie die Energie jedoch in Form von Licht ab. Dafür werden spezielle Materialien verwendet.
    • die magnetische Wirkung:
    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld. Durch die so erzeugte magnetische Wirkung kann beispielsweise eine Membran in Schwingung versetzt werden, welche dann Schall erzeugt. Das kommt unter anderem bei Lautsprechern zum Tragen.
    • die chemische Wirkung:
    Mit der Energie des elektrischen Stroms können Stoffe zersetzt oder umgewandelt werden. Bei der sogenannten Elektrolyse wird mithilfe von elektrischem Strom Wasser aufgespalten in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieser Vorgang kann auch umgekehrt genutzt werden, indem chemisch gespeicherter Strom bei Bedarf wieder abgegeben wird.
  • Beschreibe, wie bei einem Föhn die Wirkung des elektrischen Stroms ausgenutzt wird.

    Tipps

    Elektrischer Strom wird unter anderem in einigen Geräten verwendet, um Hitze bzw. Wärme zu erzeugen. Wir sprechen dann von der Wärmewirkung des elektrischen Stroms.

    Fließt ein elektrischer Strom, so heißt das, dass sich elektrisch geladene Teilchen im Leiter bewegen.

    Lösung

    Elektrischer Strom wird unter anderem in einigen Geräten verwendet, um Hitze bzw. Wärme zu erzeugen. Wir sprechen dann von der Wärmewirkung des elektrischen Stroms.

    Ein Föhn ist ein Beispiel für ein Gerät, bei dem die Wärmewirkung des elektrischen Stroms genutzt wird.
    Im Inneren des Föhns befindet sich ein Heizdraht. Wird er vom elektrischen Strom durchflossen, erwärmt er sich. Das liegt daran, dass die elektrisch geladenen Teilchen, die den Strom ausmachen, in Bewegung sind und sowohl untereinander als auch mit den festsitzenden Atomen im Draht wechselwirken. Dadurch entsteht Wärme, welche an die Umgebung des Heizdrahtes abgegeben wird. Außer dem Heizdraht besitzt ein Föhn ein Gebläse. Es pustet Umgebungsluft an dem Heizdraht vorbei. Die Luft erwärmt sich dabei und kann dann zum Trocknen der Haare verwendet werden.

    Physikalisch betrachtet wandelt der Föhn somit elektrische Energie in Wärmeenergie um.

  • Erkläre die Funktionsweise der Klingelschaltung.

    Tipps

    Wir unterscheiden vier verschiedene Wirkungen des elektrischen Stroms:

    • Wärmewirkung
    • Lichtwirkung
    • magnetische Wirkung
    • chemische Wirkung

    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld.

    Es ist nur eine Aussage richtig.

    Lösung

    Wir unterscheiden vier verschiedene Wirkungen des elektrischen Stroms:

    • Wärmewirkung
    • Lichtwirkung
    • magnetische Wirkung
    • chemische Wirkung

    Für eine elektrische Klingel nutzen wir die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms aus.

    $\implies$ Die Aussage „Die Klingelschaltung nutzt die chemische Wirkung des elektrischen Stroms“ ist somit falsch.

    Wir betrachten im Folgenden genauer, wie die Schaltung aufgebaut ist und wie die magnetische Wirkung bei der Klingelschaltung genutzt wird:

    Die Klingelschaltung beinhaltet eine Spannungsquelle, einen Schalter, eine Spule, ein Metallelement über der Spule, welches mit dem Klöppel verbunden ist, und die Glocke. Wird der Schalter geschlossen, ist der Stromkreis geschlossen und es fließt ein elektrischer Strom durch die Spule. Wir wissen: Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld.

    $\implies$ Die Aussage „Fließt Strom durch die Kupferspule, wird diese zum Magneten.“ ist somit richtig.

    Der so angeschaltete Magnet zieht das Metallelement über der Spule an. Es bewegt sich auf die Spule zu. Der Klöppel bewegt sich somit in Richtung Glocke.

    $\implies$ „Bei geschlossenem Stromkreis wird der Klöppel von der runden Glocke angezogen“ ist falsch.

    Denn nicht die Glocke zieht den Klöppel an, sondern die Spule das Metallelement. Die Bewegung des Klöppels ist nur eine Folge von dieser Anziehung. Da sich der Klöppel zur Glocke bewegt, ertönt die Glocke, sobald der Klöppel gegen sie stößt. Allerdings ertönt die Glocke im geschlossenen Stromkreis bei dieser Klingelanlange nur einmal: Solange der Stromkreis geschlossen ist, ruht der Klöppel an der Glocke und schlägt nicht weiter gegen sie.

    $\implies$ Die Aussage „Solange der Stromkreis geschlossen ist, ertönt die Klingel.“ ist somit falsch.

  • Beschreibe die Anwendung der magnetischen Wirkung des Stroms beim Elektromotor.

    Tipps

    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld.

    Zuletzt resultiert der elektrische Strom in einer Bewegung.

    Lösung

    Die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms:
    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld.
    Die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms kann dann in einem Elektromotor genutzt werden. Dieser erzeugt eine Bewegung. Wir kennen diese Nutzung des elektrischen Stroms beispielsweise bei E-Scootern. Hierbei wird also elektrische Energie in mechanische Bewegungsenergie umgewandelt.

    Die Umwandlung erfolgt somit zusammengefasst wie folgt:

    Elektrischer Strom fließt durch den Leiter.

    $\implies \quad$ Ein Magnetfeld um den Leiter wird erzeugt.

    $\implies \quad$ Der Elektromotor wird betrieben.

    $\implies \quad$ Eine Bewegung wird ausgelöst.

  • Beschreibe, wie Wasserstoff als Zwischenspeicher für die von Solarzellen erzeugte elektrische Energie verwendet werden kann.

    Tipps

    Beginne mit der Solarzelle.

    Um eine Brennstoffzelle zu betreiben, wird Wasserstoff benötigt.

    Als letzter Schritt soll der elektrische Strom wieder verfügbar sein.

    Lösung

    Durch Solarzellen wird Lichtenergie in elektrische Energie, also elektrischen Strom, umgewandelt. Häufig wird die so gewonnene Energie aber nicht direkt gebraucht. Es wird daher ein Zwischenspeicher benötigt.

    Dazu wird die elektrische Energie der Solarzellen für die Elektrolyse von Wasser verwendet.

    Dabei entsteht Wasserstoff. Dieser kann gespeichert und auch transportiert werden.

    Später kann der Wasserstoff zur gewünschten Zeit wiederum eine Brennstoffzelle betreiben.
    Hier läuft der Prozess der Elektrolyse umgekehrt ab: Bei der Reaktion des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff wird erneut Energie frei.

    Diese erzeugt dann wieder elektrischen Strom, der somit bequem zur gewünschten Zeit und am gewünschten Ort zur Verfügung gestellt werden kann.