Der Stromkreis - Grundlage aller elektrischen Schaltungen

Ohne Stromkreis kein Strom

Der offene Stromkreis

Elektrische Schaltungen bestehen immer aus einem oder mehreren Stromkreisen. Und damit elektrischer Strom fließen kann, muss der Stromkreis geschlossen sein. Ein Stromkreis besteht aus mehreren Komponenten (Quellen und Verbrauchern), die miteinander verbunden sind. Erst wenn diese Verbindungen vollständig hergestellt sind, kann Strom durch den Kreis fließen.

Ist der Stromkreis unterbrochen – zum Beispiel durch eine fehlende, oder beschädigte Leitung –, ist die Verbindung nicht geschlossen und der Strom kann nicht fließen. Ein Stromkreis muss immer geschlossen sein, um elektrische Energie zu übertragen und Geräte zu betreiben.

Nur eine Verbindung zwischen Quelle und Verbraucher. Der Rückweg für die Elektronen ist unterbrochen und der Stromkreis ist offen.

Der geschlossene Stromkreis

Erst wenn der Stromkreis geschlossen wird, beginnt der elektrische Strom zu fließen. Die Elektronen bewegen sich durch die leitenden Verbindungen von der Batterie zur Glühbirne. Sobald sie die Glühbirne passieren, wird die elektrische Energie in Licht und Wärme umgewandelt.

Entscheidend ist, dass die Elektronen nach der Glühbirne nicht einfach verschwinden – sie setzen ihren Weg fort und kehren über den Rückleiter zur Batterie zurück. Dieser geschlossene Kreislauf ermöglicht einen kontinuierlichen Stromfluss, wodurch die Glühbirne dauerhaft leuchten kann. Ohne diesen Rückweg würde der Stromkreis unterbrochen und der Fluss der Elektronen gestoppt werden.

Die zweite Verbindung zwischen Quelle und Glühbirne schliesst den Stromkreis und der Strom fließt.

Die Grundform des Stromkreises – Basis der Elektrotechnik

Ein Stromkreis besteht immer aus Quellen und Verbraucher. Die minimalen Grundform des Stromkreises besteht nur aus einer einzigen Quelle und einem einzigen Verbraucher. Wie im gezegten Beispiel eine Batterie und eine Glühbirne. Wir verallgemeinern nun diesen Stromkreis auf die einfachen Symbole für Spannungsquellen und den Widerstandswert des Verbrauchers und erhalten die grundlegendste technische Zeichnung des einfachen Stromkreises.

Die abgebildete Grundform des Stromkreises ist von entscheidener Bedeutung für das Verständnis der Elektrotechnik, da sich aus ihr das zentrale elektrotechnische Prinzip ableiten lässt: Das Ohmsche Gesetz mit seinen drei Grundgrössen Spannung (V), der Strom (I) und der Widerstand (R).

Die zweite Verbindung zwischen Quelle und Glühbirne schliesst den Stromkreis und der Strom fließt.

Die Grundform des Stromkreises

Bestandteile eines Stromkreises

Diese minimale Basisform des Stromkreises ist auf zwei Elemente reduzuert: Eine Spannungsquelle (V) und einen Widerstend (R) als Verbraucher. Sie stellen die Basiskomponenten dar, die in jedem Stromkreis vorhanden sind:

Element	Funktion	Wirkung auf den Strom	Beispiele
Quellen	Liefern Energie	Treibt den Elektronenfluss an	Batterie, Solarzelle
Verbraucher	Nutzen elektrische Energie für ihre Funktion	Nutzt und bremst den Elektronenfluss	LED, Motor

Das ohmsche Gesetz im einfachen Stromkreis

Während die Spannungsquelle eine Spannung $V$ erzeugt, die den Elektronenfluss im Stromkreis antreibt, wirkt der Widerstand $R$ dem Stromfluss entgegen und begrenzt so die Stromstärke $I$ im Leiter. Spannung und Widerstand bestimmen somit gemeinsam die Stromstärke, die durch den Leiter fließt. Nach dem Ohmschen Gesetz ergibt sich daraus die Beziehung

I = \frac{V}{R}

Strom, Spannung und Widerstand - Die elektrischen Grundgrössen

1. Strom – Der Fluss elektrischer Ladung

Der elektrische Strom bezeichnet den Fluss von elektrischen Ladungsträgern, meist Elektronen, durch einen Leiter. Er entsteht, wenn zwischen zwei Punkten eine elektrische Spannung anliegt, sodass die Elektronen in eine bevorzugte Richtung bewegt werden. Die Stärke des Stroms hängt davon ab, wie viele Ladungsträger sich pro Sekunde bewegen – sie wird in Ampere (A) gemessen. In einem einfachen Stromkreis fließt der Strom vom Pluspol der Spannungsquelle über den Verbraucher zum Minuspol.

2. Spannung – Die treibende Kraft

Die elektrische Spannung ist die treibende Kraft, die den Stromfluss überhaupt erst ermöglicht. Sie gibt an, wie viel Energie pro Ladungseinheit zwischen zwei Punkten vorhanden ist, also wie stark der „Druck“ auf die Ladungsträger ist. Gemessen wird sie in Volt (V). Ohne Spannung kein Strom – sie ist also eine Voraussetzung dafür, dass sich Ladungen bewegen. In einem Stromkreis stellt die Spannungsquelle (z. B. eine Batterie) die Spannung bereit.

3. Widerstand – Der Strombegrenzer

Der elektrische Widerstand beschreibt, wie stark ein elektrisches Bauelement den Stromfluss hemmt. Materialien mit hohem Widerstand lassen den Strom nur schwer durch, während solche mit geringem Widerstand ihn leicht passieren lassen. Der Widerstand wird in Ohm (Ω) gemessen. Ein klassisches Beispiel für einen Widerstand im Stromkreis ist eine Glühbirne – sie wandelt einen Teil der elektrischen Energie in Licht und Wärme um.