Einführung in die Elektronik: Spannung und Strom

Hallo Leute,

Worum es geht
In den folgenden Wochen möchten wir Euch eine kleine Einführung in die "Elektronik" unserer Anlage geben. Damit auch wirklich jeder folgen kann, fangen wir erstmal bei den Grundlagen an.
Das Problem mit dem Strom ist, dass man ihn sich relativ schlecht vorstellen kann. Anders als die Mechanik ist er für uns unsichtbar. Natürlich weiß man aus der Schule, dass da diese kleinen Elektronen durch Metalldrähte huschen. So richtig greifbar ist das aber auch nicht.
Deshalb verwenden wir eine kleine Analogie mit der wir uns Gleichstrom veranschaulichen können. Diese Analogie lässt sich auf viele elektrische Phänomene anwenden und soll zeigen, dass man keinen Abschluss in Elektro-Technik braucht um ein bisschen Elektronik zu verstehen.

Die Analogie
Und so geht´s: Wir stellen uns Elektrizität als Luft vor, die durch einen Schlauch fließt. Erzeugt wird die Luft von einer Luftpumpe. Das ganze läuft so ab wie beim Aufpumpen eines Fahrradreifens. Aber jeder weiß, dass wenn man zu langsam pumpt, die Luft wieder aus der Pumpe entweichen kann. Deshalb nehmen wir an, dass wir so schnell pumpen, dass der Druck am Ausgang der Pumpe immer konstant bleibt.

Spannung
Spannung und Strom kennt man ja von technischen Geräten. Beispiel: Ein Küchenmixer benötigt 230 Volt oder eine Sicherung brennt bei einem Strom von mehr als 16 Ampere durch. Hier fängt das Problem mit der Elektrizität aber schon an, denn was sind denn eigentlich Spannung und Strom?
Jetzt kommt das erste mal unser oben erwähntes Modell ins Spiel.Wenn wir unseren Fahrradreifen aufpumpen, dann ist im Schlauch ein bestimmter Druck z.B. 2 bar. Dieser Druck spannt den Schlauch, deshalb nennen wir ihn Spannung. Also Druck bei Luft ist ähnlich Spannung bei Elektrizität.

Strom
Jetzt noch der Strom. Wenn wir unseren Fahrradreifen aufpumpen, dann saugt die Pumpe Luft an und diese Luft strömt dann in den Reifen. Das nennt man in der Elektrizität Strom. Also Strömung bei Luft ist ähnlich dem Strom in der Elektrizität.

Warum fließt Strom?
Mit dieser Überlegung kommen wir schon sehr weit. Wie man sich gut vorstellen kann, ist der Luftdruck an einen bestimmten Ort gebunden. Druck an sich kann sich nicht bewegen. Die Luft bewegt sich allerdings und sie folgt dabei immer einer ganz einfachen Regel. Sie strömt vom hohen zum niedrigen Druck. So wie man es auch vom Wind kennt. Zwischen zwei Gebieten mit unterschiedlichem Drücken ensteht eine Luftbewegung, die wir Wind nennen. Jetzt übertragen wir das auf die Elektrizität. Spannung ist ortsgebunden und kann sich nicht bewegen. Deshalb sagt man auch eine bestimmte Spannung "liegt an". Ist an einer bestimmten Stelle eine höhere Spannung als an einer anderen, dann "fließt" Strom.

Das nächste Mal betrachten wir eine ganz simple Ladeschaltung und versuchen ihre Funktion mit Hilfe dieser Analogie zu erklären.

Eure Projektørga