Was ist Strom?

Waren die Erscheinungen der Elektrizität für den Menschen in früherer Zeit Magie oder Zauberei, so ist ihre Nutzung für uns heute eine Selbstverständlichkeit, ja sogar eine Notwendigkeit. Alle Geräte des modernen Lebens - von Haushaltsgeräten wie der Waschmaschine, dem Staubsauger bis zur Stereoanlage, dem Farbfernseher oder dem Computer - werden mit elektrischem Strom betrieben. Ohne Elektrizität läuft keine Spielekonsole und leuchtet keine Glühlampe.

Reibt man einen Luftballon an einem feinen Wollpulli, so besitzt er die Fähigkeit, an anderen Gegenständen zu haften. Schon im antiken Griechenland wurde das gleiche Phänomen beobachtet, wenn man ein Stück Bernstein an einem Fell rieb. Da das griechische Wort für Bernstein Elektron ist, wurde dieser Effekt Elektrizität genannt.

Wie kommt es zu diesem Phänomen? Zwei Körper ziehen sich gegenseitig an, wenn sie unterschiedlich elektrisch geladen sind. Sie stoßen sich ab, wenn sie gleichnamig elektrisch geladen sind. Die Ladungen können positiv (+) oder negativ (-) sein. Haftet der Luftballon also z.B. an der Zimmerdecke, so ist er anders geladen als die Zimmerdecke. Wie aber kann ein Luftballon aus Gummi, der sicherlich nicht leitend ist, elektrisch geladen sein? In festen Körpern sitzen die kleinsten Teilchen, die Atome, sehr dicht nebeneinander. Ein Atom ist aus dem Atomkern und der Atomhülle aufgebaut. Der Atomkern besteht meist aus Neutronen und einer bestimmten Anzahl positiv geladener Protonen. Die Atomhülle besteht in der Regel aus der gleichen Anzahl negativ geladener Elektronen. Der Atomkern zieht die Elektronen der Atomhülle an. Bei gleicher Anzahl von Protonen und Elektronen ist das Atom insgesamt elektrisch neutral. Bei nicht leitenden Stoffen sitzen die Elektronen ganz dicht an den Atomkernen auf festen Plätzen. Die Atomhüllen der einzelnen Atome berühren sich, kein Elektron kann sich von seinem Platz an der Atomhülle fortbewegen. Nur an der Oberfläche eines solchen Stoffes ist es möglich, einige Elektronen abzureißen. Dies passiert, wenn der Luftballon am Wollpulli gerieben wird. Da nun einige Elektronen fehlen, ist der Stoff plötzlich positiv geladen. Es gibt jetzt mehr positiv geladene Protonen im Atomkern als noch Elektronen in der Atomhülle vorhanden sind. Der Luftballon kann so an einem anderen Gegenstand haften. In leitenden Materialien, wie z.B. Metallen, sind die Atome so angeordnet, dass die äußeren Elektronen der Atomhülle nicht mehr von den Atomkernen fest gehalten werden können. Die Elektronen aller Atomkerne können sich fast frei im Material bewegen, mit anderen Elektronen die Plätze tauschen und von ihnen auch verschoben werden. Diese freie Beweglichkeit der Leitungselektronen macht das Material elektrisch leitend. Das ist auch der Grund, weshalb ein Aluminiumluftballon nicht durch Reibung haftfähig gemacht werden kann. Wird an der Oberfläche des leitenden Aluminiums ein Elektron herausgerissen, so können ganz leicht andere Elektronen diesen Platz einnehmen und so die elektrische Ladung wieder ausgleichen.

Der Stromkreis

Strömen die Leitungselektronen in eine bestimmte Richtung, so wird dies elektrischer Strom genannt. Die Leitungselektronen bewegen sich vom Minuspol einer Stromquelle mit Elektronenüberschuss zum Pluspol mit Elektronenmangel (physikalische Stromrichtung). Man kann sich eine Stromquelle gut als "Elektronenpumpe" vorstellen. Stromquellen sind z.B. Batterien, der Dynamo eines Fahrrades oder ein Generator im Kraftwerk. Strom kann aber immer nur dann fließen, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Von einem Pol der Stromquelle fließt der Strom durch den Verbraucher, z.B. durch eine Glühlampe, einen Elektromotor oder ein Radio, zurück zum anderen Pol der Stromquelle. Einen solchen Stromkreis bezeichnet man als Gleichstromkreis. In einem Wechselstromkreis ändert sich die Stromrichtung dagegen in jeder Sekunde viele Male. Da nur Wechselstrom auf hohe Spannungen transformiert werden kann, ist in Mitteleuropa der Strom aus der Steckdose immer Wechselstrom. Die "Kraft", mit der die Stromquelle die Elektronen im Stromkreis "pumpt", wird Spannung genannt. Die Einheit der Spannung wird nach dem italienischen Physiker Alessandro Graf Volta (1745-1827) mit Volt (V) bezeichnet. Die Menge des Stromflusses, also die Anzahl der Elektronen, die in einer Sekunde durch einen bestimmten Leiterquerschnitt hindurchfließen, ist die Stromstärke. Zu Ehren des Franzosen A. M. Ampère wurde die Einheit der Stromstärke als Ampere (A) bezeichnet. Nach dem Ohmschen Gesetz gilt, dass durch einen Leiter umso mehr Strom fließt, je höher die "angelegte" Spannung ist.

Der Umgang mit Strom

Grundsätzlich kann jeder elektrische Strom lebensgefährlich sein, bereits ein Wechselstrom von nur 40 Milliampere (mA) kann zum Herzkammerflimmern und damit zum Tod führen. Nur der elektrische Strom aus (Taschenlampen-)Batterien (1,5 V - 4,5 V) und vom Trafo der elektrischen Spielzeugeisenbahn (bis 12 V) ist ungefährlich. Gefährlich sind Wechselspannungen ab etwa 60 V, z.B. die Netzspannung in der Steckdose (230 V) und die Ablenkspannung in einem Farbfernseher (15000 V). Diese Spannungen können, wie erst recht die Spannung einer Hochspannungsleitung (110000 V - 480000 V) und die Spannung eines Blitzes (mehrere Millionen Volt), tödlich wirken. Da in einem Kraftwerk zur Erzeugung von Strom sehr viel Energie verbraucht wird, sollte man bei der Benutzung von Elektrizität immer darauf achten, dass elektrischer Strom nicht unnötig verbraucht wird. Zum Energiesparen ein kleines Beispiel: Würden alle Fernsehgeräte in Deutschland nachts immer richtig ausgeschaltet und nicht in der Stand-by-Bereitschaft weiterlaufen, so könnte auf ein ganzes Kernkraftwerk verzichtet werden!

Die Geschichte des Stromes

1774 James Watt gründete zusammen mit M. Boulton eine Maschinenfabrik. Er erfand die erste Dampfmaschine, die Kopierpresse und u.a. den Dampfkondensator.

1810-1827 Allesandro Graf Volta entwickelt die Theorie vom elektrischen Strom, entdeckt die Elektrolyse von Wasser.

1810-1839 Erstes, einfaches Modell eines Elektromotors wird gebaut

1826 Georg Simon Ohm stellt das Ohm´sche Gesetz auf.

1840-1879 Erstes Transatlantikkabel für eine Telegrafenverbindung zwischen Europa und den USA wird verlegt.

1882 Erste deutsche Blockstation von Paul Reißer in Stuttgart geht in Betrieb (Strom für 30 Glühlampen) und die ersten elektrischen Straßenlampen Berlins erleuchten die Leipziger Straße, den Potsdamer Platz und die Kochstraße

1887 Friedrich August Haselwander baut einen dreiphasigen Syncrongenerator

1891 Erste Drehstromkraftübertragung über größere Entfernungen von Laufen nach Frankfurt a. M. anläßlich der Elektrotechnischen-Ausstellung realisiert.

1896 Der Verband deutscher Elektrotechniker stellt erste Sicherheitsbestimmungen für elektrische Anlagen auf.

1898 Marie und Pierre Curie entdecken die radioaktiven Elemente Radium und Polonium

1903 In Mexiko wird das Wasserkraftwerk Necaxa gebaut.

1906 Thury nimmt die erste 125 kV Gleichstromfernübertragung der Welt in Frankreich in Betrieb.

1909 Inbetriebnahme der ersten 100 - kV Freileitung der Welt in Amerika

1911 Bau der ersten deutschen 110 - kV Leitung von Lauchhammer nach Riesa. Im Deutschen Reich gibt es 2320 Elektrizitätswerke mit einer Gesamtleistung von 2260 MW.

1912 Erster Stromtarif mit Grundgebühr

1915 Errichtung des größten Braunkohlekraftwerks der Welt Golpa-Zschornewitz.

1917 Fischinger entwickelt Seile für Hochspannungs - Freileitungen

1918 Ernest Rutherford entdeckt die Gesetze des radioaktiven Zerfalls

1920 Einführung der Tonfrequenz auf Hochspannungsfreileitungen

1920-1929 Der Engländer John Logie Biard erfindet den Fernseher.

1922 Erste deutsche 220 kV Übertragung zwischen Letmathe und Ronsdorf

1932 James Chadwick entdeckt das Neutron

1937 In den USA werden erste Turbogeneratoren mit Wasserstoffkühlung eingesetzt

1938 Otto Hahn , Fritz Straßmann und Liese Meitner entdecken die künstliche Kernspaltung

1939 Eine Kilowattstunde Strom kostet im Deutschen Reich etwa 8 Pfennig

1941 Konrad Zuse führt den ersten programmgesteuerten Digitalrechner der Welt vor, den Z3

1954 Trennung des Netzes der DDR und der BRD

1960 Das erste deutsche Ölkraftwerk in Schilling geht in Betrieb.

1961 Das erste deutsche Versuchs - Kernkraftwerk bei Kahl am Main geht in Betrieb. Es hat eine elektrische Leistung von 16 MW.

1966 Als erstes deutsches Kernkraftwerk in der BRD Ist Gundremmingen A fertiggestellt. Der Hochtemperaturreaktor Jülich, eine Versuchsanlage, nimmt den Betrieb auf. Die Wiederaufbereitungsanlage in Le Hague arbeitet.

1967 Der Assuan Staudamm wird eingeweiht

1974 Der Block A des Kernkraftwerkes Biblis, mit 1,2 GW Leistung, der bisher größte Druckwasserreaktor der Welt, geht in Betrieb

1979 Der bisher schwerste Störfall in einem westlichen Kernkraftwerk ereignet sich in der US-Anlage Three Mile Island bei Harrisburg.

1981 Erste europäische Sonnenkraftwerke auf Sizilien (EURELIOS) und bei Almeria in Spanien sind fertiggestellt.

1983 GROWIAN , die vom Bundesforschungsministerium geförderte große Windenergieanlage, geht in Betrieb

1986 In Tschernobyl kommt es zum bisher schwersten Reaktorunfall : Bei dem Supergau in der Ukraine werden erhebliche Mengen radioaktiver Stoffe freigesetzt.

1987 In der Bundesrepublik beginnt die Umstellung auf die international vereinbarte neue Nennspannung der Stromnetze (Erhöhung von 220/380 V auf 230/400 V)

1990 Auf Helgoland - und ein Jahr später - beim Windpark Westküste gehen die beiden größten Windkraftanlagen Deutschlands mit jeweils 1,2 MW elektrischer Leistung in Betrieb.

1992 Europas größtes Kraftwerk zur direkten Umwandlung des Sonnenlichts in Strom steht in der Schweiz auf dem Mont Soleil. Es leistet maximal 500 KW.

1999 Das für eine Öffnung des Strommarktes geänderte Energiewirtschaftsgesetz tritt am 28. April in Kraft.

Links

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Strompooler.ch Stromlexikon für Einsteiger
Stromtabelle.de Stromlexikon erweitert
Stromtip.de Aktueller Strompreisvergleich
Strom-magazin.de Strom-Magazin

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