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Warum fließt Strom? - Eine Erklärung aus der Physik

Warum fließt durch Leitungen eigentlich Strom? Dafür gibt es aus der Physik einfache Erklärungen, bei der getrennte Ladungen und Spannungen die Hauptrolle spielen.

Eine Batterie hat getrennte Ladungen.
Eine Batterie hat getrennte Ladungen.

Strom - was ist das eigentlich?

  • Egal, ob es sich um Strom aus der Steckdose oder aus Akkus und Batterien handelt, Strom sind immer bewegte Ladungen.
  • Im einfachsten Fall handelt es sich bei einem Strom, der durch einen metallischen Leiter fließt, um negativ geladene Elektronen.
  • Diese Elektronen bewegen sich im Fall einer Batterie vom negativen Pol der Batterie (Minuspol) über einen Leiter (vielleicht sogar mit einem Verbraucher, wie zum Beispiel einem Lämpchen oder einem kleinen Motor) zum positiven Pol der Batterie (Pluspol).
  • Aber Achtung: Aus historischen Gründen (das Elektron war ja noch nicht bekannt) wurde die technische Stromrichtung von plus nach minus, also entgegen der Bewegungsrichtung der Elektronen, festgelegt. Sie müssen also beachten, ob Sie von Strom oder von Ladungen sprechen.

Getrennte Ladungen und Strom fließt

  • Grund dafür, dass durch eine Leitung ein Strom fließt, ist zunächst einmal eine Stromquelle, beispielsweise eine Batterie.
  • In dieser Batterie wurde durch eine chemische Reaktion dafür gesorgt, dass sich Ladungen in einer Elektrolytlösung trennten und an den beiden unterschiedlichen Polen dieser Batterie angesammelt haben.
  • Voraussetzung, dass Strom fließt, sind also immer getrennte Ladungen, die sich ausgleichen wollen. 
  • Ein Maß dafür ist die elektrische Spannung einer Stromquelle. Je höher diese ist, desto höher ist der Wunsch - vereinfacht formuliert - dass sich die getrennten Ladungen ausgleichen.
  • Wenn Sie nun dafür sorgen, dass ein leitfähiges Material (i. A. ein Metall, aber auch eine Säure oder Lauge) für Verbindung zwischen den beiden Polen mit den Ladungen sorgt, werden sich die beweglichen Ladungen (im Metall sind es die Elektronen) in Bewegungen setzen - Strom fließt.

Ladungen trennen und Strom fließen lassen - ein einfaches Experiment

Dieses einfache Experiment kennen Sie sicher, auch wenn die physikalischen Hintergründe meist weniger bekannt sind:

  • Durch Reibung lässt sich Ladung trennen. Egal, ob Sie mit einem Wolltuch einen Gummistab reiben, mit einem Stoffstück über die Oberfläche eines Luftballons fahren oder mit Plastiksohlen über einen Kunstfaserteppich laufen: Stets werden durch Abrieb Ladungen auf den Oberflächen der beteiligten Gegenstände getrennt.
  • So kann es gerade beim Laufen über Teppich geschehen, dass Sie selbst "hochgeladen" sind.
  • Greifen Sie nun an etwas Metallisches, egal ob es der Griff einer Tür oder das Schloss am Auto ist: Die Ladungen fließen über den elektrischen Leiter, das Metall, ab. Auch bei diesem Entladevorgang fließt natürlich ein Strom, wenn auch ein geringer.
  • Ein Versuch aus der Schule: Die durch Reibung getrennten Ladungen lassen sich auf einem Elektroskop nachweisen.

Übrigens: Auch vor einem Gewitter werden durch Reibung der Wassertröpfchen Ladungen getrennt - die Gewitterwolke ist gegenüber der Erdoberfläche aufgeladen. Bei einem Blitz erfolgt der Ladungsausgleich - ein hoher Strom fließt.

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