Stromkreis
Elektrische Energie gelangt durch einen Stromkreis von der Energiequelle zu den Energiekonsumenten, also zu Geräten, die Strom benötigen. Daher sind Stromkreise ein wichtiger Teil der Stromversorgung. Damit ein Stromkreis funktioniert, benötigt er mindestens eine Spannungsquelle, einen Stromleiter und einen Verbraucher. In der Realität sind sie jedoch um einiges komplexer. Neben Schaltern, die den Stromfluss unterbrechen können, sind auch Stromwandler, Dioden, Transistoren, Messgeräte und Sicherungen wichtige Komponenten.
Ein Stromkreis ist ein geschlossener Kreis aus elektrischen Leitern, der mit einer Stromquelle verbunden ist und durch den Strom fließt. Er funktioniert daher als eine Art Flussbett für den Stromfluss.
Inhaltsverzeichnis
Stromkreis
Basis-Elemente im Überblick
Was ist der Unterschied zwischen einem Schaltkreis und einem Stromkreis?
Grundprinzip eines elektrischen Stromkreises
Offener und geschlossener Stromkreis
Was ist Spannung?
Elektrische Stromkreise in einem Einfamilienhaus
Effizienz und Stromverbrauch
Basis-Elemente im Überblick
Spannungsquelle – Quelle für elektrische Spannung, die in den Stromkreis eingespeist wird, wie Batterien oder Generatoren.
Leiter – Materialien, die den elektrischen Strom gut leiten, wie Kupfer- oder Aluminiumdrähte.
Verbraucher – elektrische Einrichtungen oder Komponenten, die Energie nutzen, um Aufgaben auszuführen, wie Glühlampen, Motoren oder Computer.
Schalter – Vorrichtungen, die den Stromkreis öffnen oder schließen und den Stromfluss steuern.
Widerstände – Bauelemente, die den elektrischen Strom begrenzen oder den Widerstand im Stromkreis erhöhen, um die Stromstärke zu regulieren.
Kondensatoren – elektronische Bauteile, die elektrische Ladung speichern und bei Bedarf abgeben, um verzögerte Effekte zu erzeugen oder Spannungsspitzen auszugleichen.
Dioden – Halbleiterbauelemente, die den Strom in einer Richtung durchlassen und in der anderen Richtung blockieren.
Spulen – Teile, die ein Magnetfeld erzeugen, wenn Strom durch sie fließt. Sie sind unter anderem für Transistoren und Relais wichtig und können die Stromstärke beeinflussen.
Transistoren – aktive Halbleiterbauelemente, die als Schalter oder Verstärker funktionieren.
Relais – elektromechanische Schalter, die von einem kleinen Steuerstrom aktiviert werden und größere Ströme oder Spannungen schalten können.
Messgeräte – Instrumente wie Strommessgerät, Spannungsmessgerät und Multimeter, die zur Messung von Stromstärke, Spannung und Widerstand.
Sicherung – Vorrichtung, die den elektrischen Kreislauf vor übermäßigem elektrischem Stromfluss schützt.
Grundprinzip eines elektrischen Stromkreises
Ein elektrischer Stromkreis dient gewissermaßen als Straße für Strom. Dabei handelt es sich um den Fluss von negativ geladenen Elektronen. Solange die Elektronen in Bewegung bleiben, tragen sie Energie zum Zielort. Stillstand bedeutet die Unterbrechung der Energieübertragung. Die Stromrichtung fließt dabei von einem positiven zu einem negativen Pol – also von der Quelle zu den Verbrauchern. Oder in anderen Worten: Die elektrisch geladenen Teilchen bewegen sich von einem Bereich mit vielen Teilchen zu dem mit weniger Teilchen.
Auch spannend: Wie wird Strom erzeugt? Dieser ausführliche Beitrag beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Spannungsquellen und Stromerzeugungsmethoden.
Offener und geschlossener Stromkreis
In einem geschlossenen Stromkreis fließt der elektrische Strom ohne Unterbrechung. Bei einem offenen Stromkreis ist der Pfad und damit auch der Fluss der Elektronen gestoppt. Das verhindert die Energieübertragung – zumindest temporär. Etwas vereinfacht dargestellt: Geschlossen ist „an“ und offen ist „aus“. Elektrische Stromkreise werden mit Schaltern geöffnet und wieder geschlossen.
Was ist Spannung?
Spannung spielt eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung der Energie. Ein gängiges Beispiel für eine Spannungsquelle ist die Batterie. Batterien erhalten eine konstante elektrische Spannung zwischen ihren Anschlüssen aufrecht. Sie sind in verschiedenen Größen und Spannungsstufen erhältlich und werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, von Taschenlampen bis zu tragbaren elektronischen Gerätschaften. Wenn eine Batterie in einen Stromkreis eingefügt wird, stellt sie die erforderliche Spannung bereit, um elektrische Geräte zu betreiben, und versetzt elektrisch geladene Teilchen in Bewegung.
Elektrische Stromkreise in einem Einfamilienhaus
Ein Blick in den Stromkasten lässt bereits darauf schließen, dass selbst in einem kleinen modernen Einfamilienhaus Strom durch viele verschiedene elektrische Stromkreise fließt. Jeder Schalter steht für einen entsprechenden Kreis. Dieser kann wiederum aus mehreren Unterstromkreisen bestehen. Die Aufteilung dient dazu, die Sicherheit zu gewährleisten und die Stromlast auf verschiedene Schaltkreise zu verteilen. Die typischen Kreise in einem Einfamilienhaus sind:
Beleuchtungskreise sind für die Versorgung der Innen- und Außenbeleuchtung des Hauses mit Strom verantwortlich.
Steckdosenkreise liefern Strom für die Steckdosen im Haus. Davon gibt es meist mehrere, um die Belastung zu verteilen.
Küchenkreise für verschiedene Verbraucher, wie zum Beispiel Herd, Backofen, Mikrowelle, Geschirrspüler und Kühlschrank, sind oft nötig, um die hohe Stromnachfrage zu bewältigen.
Badezimmerkreise sind aufgrund von Sicherheitsstandards separiert. Da die Räume oft sehr feucht sind, gelten besondere Vorschriften.
Heizkreise beliefern Elektroheizungen oder Warmwasserbereiter mit Heizstrom. Auch hier ist aufgrund der hohen Belastung oft ein eigener Stromkreis sinnvoll.
Garagen- und Außenkreise für Beleuchtung, Steckdosen und eventuell Werkzeuge.
Sicherheitskreise für Einbruchmeldeanlagen, Rauchmelder und Sicherheitsbeleuchtung können separate Stromkreise verbessern die Sicherheit des Hauses.
Effizienz und Stromverbrauch
Ob ein elektrisches Gerät viel oder wenig Strom verbraucht, hängt auch von der Effizienz des elektrischen Stromkreises ab. Hohe Widerstände, Überspannungen und schlechte Isolierungen sind einige Faktoren, die zur Ineffizienz beitragen. Daher können auch unscheinbare Kleingeräte einen hohen Stromverbrauch verursachen. Neuere und intakte Gerätschaften leisten mit einer Kilowattstunde Energieaufwand entsprechend mehr als solche mit veralteten oder minderwertigen Schaltkreisen, zum Beispiel mehr Lichtstärke im Falle von Leuchtmitteln. Stromschlucker im Haushalt lassen sich mit Messeinrichtungen und Messsystemen leicht identifizieren. Smart Meter, also digitale intelligente Messgeräte gelten diesbezüglich als besonders fortschrittlich, da Nutzer:innen in Echtzeit Stromverbräuche identifizieren können. Auch veraltete Stromkreise einer Wohneinheit können zu übermäßigem Stromverbrauch und erhöhten Stromkosten führen.
