Der Stromkreis als System — Strom wird nicht verbraucht
In einem einfachen Stromkreis leuchtet eine Lampe. Wie verhält sich die Stromstärke hinter der Lampe zu der davor?
Erklärung: Im unverzweigten Stromkreis ist die Stromstärke überall gleich — sie wird nicht verbraucht. Die Lampe wandelt elektrische Energie in Licht und Wärme um — die Ladungen fließen vollständig weiter.
Eine Lampe verbraucht elektrischen Strom — deshalb muss man Batterien irgendwann wechseln.
Erklärung: Verbraucht wird Energie, nicht Strom: Die Batterie ist leer, wenn ihre gespeicherte Energie umgewandelt ist. Die Ladungen im Stromkreis gehen dabei nicht verloren — sie kreisen weiter, solange die Batterie sie antreiben kann.
Marie sagt: „Aus beiden Polen der Batterie fließt Strom zur Lampe, und in der Lampe stoßen die Ströme zusammen — davon leuchtet sie." Was stimmt wirklich?
Erklärung: Das ist die „Zweizuflussvorstellung" — sie ist falsch. Richtig ist: Der Strom fließt in einem geschlossenen Kreis in eine Richtung durch die Lampe. Die Ladungen fließen durch Lampe und Batterie hindurch, aus beiden Polen in derselben Umlaufrichtung — nichts stößt zusammen und nichts wird vernichtet.
In einem Stromkreis mit zwei hintereinandergeschalteten Lampen wird ein Widerstand VOR der ersten Lampe vergrößert. Was passiert?
Erklärung: Ein Stromkreis reagiert als System: Eine Änderung an einer Stelle wirkt praktisch sofort überall. Das schrittweise „Erst-danach"-Denken führt hier in die Irre.
Ob ein Bauteil vor oder hinter der Lampe in den Stromkreis eingebaut wird, ist für die Stromstärke egal.
Erklärung: Richtig — im unverzweigten Kreis gibt es kein „vorher" und „nachher" für die Stromstärke. Sie ist an jeder Stelle des Kreises gleich groß, egal in welcher Reihenfolge die Bauteile sitzen.
Man tauscht eine leere Flachbatterie gegen eine volle. Dadurch sind neue Elektronen in den Draht gelangt.
Erklärung: Der Draht ist schon vorher voller frei beweglicher Elektronen. Die Batterie liefert keine Ladungen und stellt auch keinen Strom her — sie liefert Energie und treibt die vorhandenen Elektronen an. Sie ist Energiequelle, nicht Stromquelle im wörtlichen Sinn.
Im unverzweigten Stromkreis ist die Stromstärke an jeder Stelle ___ groß.
Erklärung: Was an Ladung in ein Bauteil hineinfließt, fließt auch wieder heraus. Deshalb zeigt ein Strommessgerät vor und hinter der Lampe denselben Wert.
Damit die Lampe leuchtet, muss der Stromkreis geschlossen sein — schon eine einzige Unterbrechung stoppt den Strom im ganzen Kreis.
Erklärung: Ja. Der Kreis funktioniert nur als Ganzes — eine Unterbrechung an irgendeiner Stelle unterbricht den Stromfluss überall, nicht nur „dahinter".
Tom misst die Stromstärke vor der Lampe: 0,3 A. Was zeigt das Messgerät hinter der Lampe an?
Erklärung: Die Stromstärke ist im unverzweigten Kreis überall gleich — auch nach der Lampe fließen 0,3 A. Verbraucht wird Energie, nicht Strom.
Was wird in einer leuchtenden Lampe tatsächlich „verbraucht", also umgewandelt?
Erklärung: Die Lampe ist ein Energiewandler. Nur die elektrische Energie wird in Licht und Wärme umgewandelt; die Elektronen verschwinden nicht und die Stromstärke bleibt hinter der Lampe gleich groß — Ladung und Strom bleiben erhalten.
Baut man in einen Kreis mit einer Lampe eine zweite Lampe in Reihe ein, wird auch die erste Lampe dunkler.
Erklärung: Die Stromstärke hängt vom ganzen Kreis ab — von der Spannung der Quelle und vom Gesamtwiderstand. Die zweite Lampe erhöht den Gesamtwiderstand, dadurch sinkt die Stromstärke im ganzen Kreis, und auch die erste Lampe leuchtet schwächer. Der Kreis stellt sich als Ganzes ein, nicht Bauteil für Bauteil.
Welches Bild passt am besten zum Stromkreis?
Erklärung: Die Kette bewegt sich überall gleichzeitig und gleich schnell und überträgt dabei Energie vom Pedal zum Rad — genau wie die Ladungen Energie von der Batterie zur Lampe übertragen, ohne selbst verloren zu gehen.
Die Batterie liefert dem Stromkreis ___, die in der Lampe in Licht und Wärme umgewandelt wird.
Erklärung: Nicht Strom, sondern Energie wird geliefert und umgewandelt. Ist der Energievorrat der Batterie erschöpft, hört der Strom auf zu fließen.
Wenn man in Gedanken den Stromkreis Stück für Stück „abläuft", kann man für jedes Bauteil einzeln entscheiden, wie viel Strom dort ankommt.
Erklärung: Dieses sequenzielle Denken ist die häufigste Falle: Die Stromstärke ergibt sich aus dem Kreis als Ganzem. Jede Änderung wirkt auf alle Bauteile gleichzeitig — auch auf die „davor".