Unter elektrischen Strom wird der Transport von elektrischen Ladungsträgern innerhalb eines leitfähigen Materials verstanden. Er ist also die gerichtete Bewegung elektrischer Ladungen in einem Stromkreis.
Bei Ladungsträgern handelt es sich um geladene Teilchen. Dabei können die Ladungsträger (Elementarladung) positiv (z. B. Proton) oder negativ (Elektron) sein. Die elektrische Leitfähigkeit von Materialen beruht auf der Eigenschaft der Materie, aus der sie bestehen. Dabei wird zwischen elektrischen Leitern und Nichtleitern unterschieden. Bekannt für eine gute elektrische Leitfähigkeit sind Aluminium und Kupfer. Der elektrische Strom benötigt einen geschlossenen Stromkreis.
Das Prinzip des elektrischen Stroms. Quelle: Technik-Kiste.de
In der Elektrotechnik werden Materialien - sog. Isolierstoffe - mit keiner oder sehr geringer Leitfähigkeit als Isolatoren verwendet. Ein Isolator dient der Isolation, also der Trennung von zwei leitenden Materialen. Hierfür sind die Isolatoren der Oberleitung - der Eisenbahn - ein gutes Beispiel. Sie trennen die Spannungsführende Oberleitung von den anderen metallischen Materialen der Oberleitungsanlage.
Der elektrische Strom erzeugt ein magnetisches Feld um einen Leiter herum.
Die Messung des elektrischen Strom erfolgt durch die physikalische Größe elektrische Stromstärke und wird in Formeln als I bezeichnet. Als Maßeinheit dient die Bezeichnung Ampere (A) und ist gesetzlich festgeschrieben.
Eine Ladung (Q) von 1 Coulomb innerhalb einer Sekunde, ergibt eine Stromstärke von einem Ampere:
Formel für elektrische Stromstärke. Quelle: Technik-Kiste.de
Stromflussrichtung
Es wird zwischen zwei Stromflüssen bzw. Stromrichtungen unterschieden:
- Technische Stromrichtung
- Physikalische Stromrichtung
Bei der technischen Stromrichtung wird davon ausgegangen, dass der Strom vom Plus-Pol zum Minus-Pol fließt. Dies war lange die einzige Kenntnis über den Stromfluss in Schaltungen. Sie wird heute in Schaltplänen genutzt, darum heißt sie technische Stromrichtung.
Später wurde herausgefunden das die Elektronen vom Minus-Pol zum Plus-Pol wandern. Daraus ergab sich dann die physikalische Stromrichtung.
Unterschiede der Stromrichtungen. Quelle: Technik-Kiste.de
Gleichstrom
Bei einem Gleichstrom bleibt der Fluss von elektrischen Ladungen sowohl in seiner Höhe als auch in seiner Richtung konstant. Schwankungen aufgrund von Belastungen durch Verbraucher verändern nicht die Eigenschaften eines Gleichstrom. Dies setzt eine ideale Stromquelle vorraus. Gleichstrom wird durch Gleichrichter aus Wechselstrom erhalten und wird für viele elektrische Geräte genutzt. Sie wandeln über ihr Netzteil den Wechselstrom in den benötigten Gleichstrom.
Der Gleichstrom wird meist genutzt um Elektronik wie z. B. Computer oder Netzwerktechnik zu betreiben oder um Energie zu speichern. Dies erfolgt in Batterien bzw. Akkumulatoren (wiederaufladbare Batterien).
Gleichstrom. Quelle: Technik-Kiste.de
Wechselstrom
Ein Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, welcher seine Richtung in regelmäßigen Wiederholung ändert. In seinem zeitlichen Mittel besitzt er eine Größe von 0. Bei der Erzeugung und Nutzung von Wechselstrom unterscheidet man zwischen Einphasigen- und Mehrphasigen Leiterstrom. In den Generatoren, bei der Erzeugung, sind in 120° Winkeln (Phasenwinkel) die Spulen so angeordnet das ein sogenannter Drehstrom mit 3 Phasen entsteht.
Phasen des Wechselstroms. Quelle: Technik-Kiste.de
Vorteil des Wechselstroms ist, dass er durch Transformatoren in andere Spannungshöhen verändert - also transformiert – werden kann. Ebenfalls können durch z. B. 3 Phasen geringere Leiterquerschnitte genutzt und größere Distanzen überbrückt werden.
Nicht periodischer Wechselstrom
Bei einem nicht periodischen Wechselstrom gibt es keine sinusförmige Periode. Der Strom ändert seine Größe und Polarität nach verschiedenen Faktoren. Die Werte können wie beim sinusförmigen Wechselstrom in Spitze-Sitze Werte, Maximalwerte usw. eingeteilt werden.
Nicht periodischer Wechselstrom. Quelle: Technik-Kiste.de