Alle Dinge sind aus Atomen, den kleinsten (fast) unteilbaren Teilchen, aufgebaut und enthalten daher große Mengen positiver und negativer elektrischer Ladungen. Die Atomkerne sind positiv (+) geladen, die um sie kreisenden Elektronen negativ (-). Positive und negative Ladungen ziehen sich an. Das gibt den Dingen ihre Festigkeit. Im Normalfall gibt es in einem Gegenstand genau gleich viele negative und positive Ladungen, so dass sich ihre Wirkungen aufheben. Man sagt, der Gegenstand ist elektrisch neutral oder ungeladen.
Aufbau eines
Atoms
Die meisten Atome fügen sich in größeren Gruppen zu regelmäßigen Kristallen zusammen. Elektronen bilden dabei die Rolle des Klebstoffs zwischen Einzelatomen. In vielen Stoffen sind alle Elektronen fest im Kristallgitter gebunden und können sich nicht bewegen. Metalle aber sind besondere Stoffe: In ihnen sind einige der Elektronen frei beweglich. Wenn sie durch andere Ladungen angezogen oder abgestoßen werden, geraten sie in Bewegung. Man nennt das elektrischen Strom.
Elektrischer Strom ist die Bewegung elektrischer Ladung. Damit elektrischer Strom z.B. in einem Kupferdraht fließt, müssen zwischen seinen Enden unterschiedliche Ladungen vorhanden sein. Am negativen Ende gibt es mehr Elektronen, und sie stoßen andere Elektronen ab. Am positiven Ende sind weniger Elektronen vorhanden, so dass die Überzahl positiver Atomkerne die Elektronen anzieht.
Kraft auf ein Elektron zwischen unterschiedlichen Ladungen
Die Funktion einer Batterie ist es, elektrische Ladungen zu trennen. Am Minuspol gibt es mehr Elektronen, am Pluspol weniger. Verbindet man beide Pole mit einem Draht, dann bewirken die unterschiedlichen Ladungen einen elektrischen Strom. Weil Batterie und Draht einen geschlossenen Kreis bilden, spricht man hier von einem Stromkreis.
Ein
Stromkreis mit Batterie
und Draht
Allerdings sollte man niemals einen Stromkreis nur mit einem Draht aufbauen. Dabei fließt nämlich zu viel Strom, der Draht wird heiß, und die Batterie wird geschädigt. Die direkte Verbindung beider Pole mit einem Draht nennt man einen Kurzschluss. Normalerweise enthält der Stromkreis einen Verbraucher, z.B. eine Glühlampe. Der Glühfaden in der Lampe ist zwar auch ein Draht. Aber dieser Draht ist so dünn, dass nur ein geringer Strom fließt.
Stromkreis mit Lampe
Demoprogramm:
Bewegte Elektronen im Leiter