Wie fließt Strom?
Die kurze Antwort
Elektrizität ist der Fluss von Elektronen durch einen Leiter. In einem Metall zittern freie Elektronen normalerweise rein zufällig; eine Spannung, etwa die einer Batterie, schiebt sie in eine langsame Drift von − nach +. Im geschlossenen Kreis ist diese Drift ein elektrischer Strom, und wo der Weg schmal und voller Widerstand ist, verwandeln die Zusammenstöße der Elektronen elektrische Energie in Wärme und Licht.
Aus dem Englischen übersetzt. Die Quellen sind in ihrer Originalsprache angegeben.
Kapitel und Transkript
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Metall steckt voll freier Elektronen
Ein Metall ist ein Gitter aus positiven Ionen, zwischen denen locker gebundene Außenelektronen umherwandern. Ohne Schub zittert jedes davon rein zufällig – im Mittel fließt nichts.
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Eine Spannung gibt ihnen Schub
Schließt man eine Batterie an, kippt die zufällige Bewegung in eine langsame Drift von − nach +. Der Schub ist die Spannung; wie viele Elektronen pro Sekunde eine Stelle passieren, ist die Stromstärke, gemessen in Ampere.
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Strom fließt im geschlossenen Kreis
Elektronen verlassen den − Pol der Batterie, laufen durch den Draht und durch die Glühbirne und kehren zu + zurück. Die Batterie hält den Schub aufrecht, und der Strom ist an jedem Punkt des Kreises gleich.
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Widerstand macht Fluss zu Wärme
In einem dünnen Glühfaden müssen genauso viele Elektronen durch einen engeren Weg, sie bewegen sich schneller und stoßen unablässig mit den Ionen des Metalls zusammen. Diese Energie tritt als Wärme und Licht aus; die freigesetzte Leistung ist Stromstärke im Quadrat mal Widerstand (I² × R).
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Unterbricht den Kreis, stoppt alles
Ein Schalter öffnet eine Lücke, und ohne geschlossenen Kreis stoppt der Strom überall. Jedes Elektron driftet weniger als einen Millimeter pro Sekunde, aber der Schub läuft mit einem großen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit durch den Draht.