Der elektrische Stromkreis

Eine Taschenlampe leuchtet nur, wenn der Schalter gedrückt ist. Dann ist der Stromkreis geschlossen: Von der Batterie führt ein ununterbrochener Weg aus leitenden Stoffen durch die Lampe und wieder zurück zur Batterie.

Was gehört zu einem Stromkreis?

  • Eine Energiequelle mit zwei Polen (Plus- und Minuspol): Batterie, Akku, Netzgerät, Solarzelle.
  • Ein elektrisches Gerät (Verbraucher): Lampe, Motor, Summer.
  • Leitungen, die alles verbinden – Hin- und Rückleitung.
  • Meist ein Schalter, der den Kreis öffnet und schließt.

Merke

Strom fließt nur in einem geschlossenen Stromkreis. Ist er an einer Stelle unterbrochen, fließt nirgends Strom – auch nicht „bis zur Lücke“.

Schaltzeichen und Schaltplan

Damit jeder einen Aufbau versteht, zeichnet man ihn als Schaltplan mit genormten Schaltzeichen und geraden Leitungen.

+−BatterieSchalterLampe
Schaltplan: Batterie (langer Strich = Pluspol), geöffneter Schalter und Lampe
BauteilSchaltzeichen (Beschreibung)
Batterie / Zellelanger dünner Strich (Pluspol) und kurzer dicker Strich (Minuspol)
LampeKreis mit einem Kreuz
SchalterUnterbrechung mit schräg gestelltem Strich
WiderstandRechteck
MotorKreis mit „M“
Amperemeter / VoltmeterKreis mit „A“ bzw. „V“

Leiter und Isolatoren

Ob ein Stoff den Strom leitet, kannst Du mit einer Leitfähigkeitsprüfung herausfinden: Den Stoff in einen Stromkreis mit Lampe einbauen und schauen, ob die Lampe leuchtet.

  • Leiter: alle Metalle (Kupfer, Aluminium, Eisen), Graphit (Bleistiftmine), Salzwasser, der menschliche Körper.
  • Isolatoren (Nichtleiter): Kunststoff, Gummi, Glas, Porzellan, Holz (trocken), Luft, destilliertes Wasser.

Kabel bestehen deshalb aus einem Kupferkern und einer Kunststoffhülle: innen leiten, außen schützen.

Schalter in Reihe und parallel

  • UND-Schaltung (Schalter in Reihe): Die Lampe leuchtet nur, wenn Schalter 1 und Schalter 2 geschlossen sind. Beispiel: Eine Maschine startet nur, wenn beide Hände auf zwei Tastern liegen (Schutz vor Verletzungen).
  • ODER-Schaltung (Schalter parallel): Die Lampe leuchtet, wenn Schalter 1 oder Schalter 2 geschlossen ist. Beispiel: Klingel an Haustür und Wohnungstür.
  • Wechselschaltung: Mit zwei Umschaltern lässt sich eine Lampe von zwei Stellen aus ein- und ausschalten – etwa oben und unten an der Treppe.

Kurzschluss

Werden die beiden Pole einer Quelle direkt mit einem Draht verbunden, ohne Gerät dazwischen, entsteht ein Kurzschluss. Es fließt ein sehr großer Strom, der Draht wird heiß, der Akku kann beschädigt werden oder sogar brennen. Im Haus schützen Sicherungen davor: Sie unterbrechen den Stromkreis, wenn der Strom zu groß wird.

Typischer Fehler

„Strom wird in der Lampe verbraucht.“ Der Strom fließt vollständig zurück zur Quelle – vor und hinter der Lampe ist die Stromstärke gleich. Umgewandelt wird nur die Energie, die der Strom transportiert.

Teste Dich selbst

1. Welcher Stoff ist ein elektrischer Leiter?
Lösung anzeigen

Richtig: Graphit. Graphit (Kohlenstoff in der Bleistiftmine) leitet den Strom, obwohl es kein Metall ist.

2. Zwei Schalter sind in Reihe geschaltet. Wann leuchtet die Lampe?
Lösung anzeigen

Richtig: Nur wenn beide geschlossen sind. In Reihe muss der Strom durch beide Schalter – das ist eine UND-Schaltung.

3. Was passiert bei einem Kurzschluss?
Lösung anzeigen

Richtig: Es fließt ein sehr großer Strom. Ohne nennenswerten Widerstand wird die Stromstärke sehr groß. Leitungen werden heiß – Sicherungen schalten ab.

Weiterlesen: Stromkreis bei Wikipedia