Der elektrische Strom I

Wer eine moderne Modelleisenbahnanlage bauen oder betreuen will, kommt an einem (wenn auch nur rudimentärem) Grundwissen nicht vorbei. Dieser und die folgenden Artikel aus der Sparte Elektronik-Grundlagen, sollen kein Studium der Elektrotechnik ersetzen. Der Leser soll aber in die Lage versetzt werden, ein grundlegendes Verständnis für die Elektrotechnik zu entwickeln, das leider unumgänglich ist.

Was ist Strom? Unter elektrischem Strom verstehe ich eine gerichtete Bewegung von Elektronen in einem Leiter. Elektronen bilden mit Protonen und Neutronen die Atome. Hierbei sind Protonen positiv geladen und bilden den Atomkern. Da sich gleichartig geladene Teilchen gegenseitig abstoßen, benötigen Atome mit mehr als einem Proton Neutronen, welche im Atomkern dafür sorgen, dass er zusammenhält. Dieser Atomkern ist nun in der Regel von Elektronen (negativ geladen) umgeben, die sich weiter am Rand des Atoms befinden. Hierbei ist es möglich, dass einzelne Elektronen den Verbund verlassen und von einem anderen Atom eingefangen werden. Jetzt ist das Atom, welches ein Elektron verloren hat, positiv geladen und das Atom, welches das Elektron eingefangen hat stellt sich negativ geladen dar.

Da die Atome allerdings bestrebt sind, ihren ursprünglichen Zustand einzunehmen, versucht das positiv geladene Atom, ein neues Elektron einzufangen. Die hierbei entwickelte Kraft wird Coulomb-Kraft genannt. Der von mir hier angesprochene Strom fließt immer vom Elektronenüberfluss zum Elektronenmangel. Man nennt dies die pysikalische Stromrichtung. Die technische Stromrichtung ist genau entgegengesetzt.

Wenngleich ein Stromfluß problemlos auch im Vakuum möglich ist, verwendet man üblicherweise elektrische Leiter, um Strom von einem Ort an einen anderen zu leiten. Sehr gut geeignet hierfür sind Metalle. Der Grund liegt darin, daß im festen Aggregatzustand der Metalle deren Atome eine sogenannte Metallbindung eingehen. Dies bedeutet, daß jedes Atom einige seiner Elektronen sozusagen in einen gemeinsamen Fond abgibt. Diese Elektronen sind keinem Atom fest zugeordnet, sondern schwirren wie ein Gas zwischen diesen hin und her.

Man kann sich folglich den elektrischen Strom wie einen Eimer mit Wasser vorstellen, dessen Inhalt man durch ein Rohr in einen anderen Behälter laufen läßt. Es ist nicht schwer zu erkennen, dass der Wasseraustausch schneller passiert, wenn das Rohr einen größeren Durchmesser hat. Weiter hat aber auch der Druck des Wassers im Rohr Einfluß auf die Menge, die in einer bestimmten Zeit durch das Rohr fließt. So ist es auch beim Strom. Der Druck ist hier vergleichbar mit der Spannung.

  erstellt: 03.04.2015    geändert: 05.02.2023      Josef Thelen