Stromkreis

Ein elektrischer Stromkreis ist eine Zusammenschaltung einer oder mehrerer elektrischer Energiequellen und verschiedener elektrischer Bauelemente durch elektrische Leitungen.

In einem geschlossenen Stromkreis sind die Bauelemente so miteinander verbunden, dass ein Ladungstransport (elektrischer Strom) ermöglicht wird. Ist dies nicht der Fall, spricht man von einem unterbrochenen Stromkreis. Dieser kann beispielsweise unbeabsichtigt durch einen so genannten Wackelkontakt, eine fehlende Leitung oder beabsichtigt durch einen elektrischen Schalter entstehen.

Geschlossener und unterbrochener Stromkreis

Beispiel

Der skizzierte Stromkreis – als Schaltbild dargestellt – besteht – von links im Uhrzeigersinn beginnend – aus:

• einer Batterie (Spannungsquelle),
• einer Glühlampe,
• einem Widerstand R,
• einem Strommessgerät A und
• einem Schalter S.

Im oberen Stromkreis ist der Schalter S geschlossen, und das Strommessgerät zeigt einen von null verschiedenen Messwert an. Der Stromkreis ist geschlossen.

Im unteren Stromkreis ist der Schalter S geöffnet, ein Ladungstransport ist nicht möglich. Das Strommessgerät zeigt den Wert null an.

Analogon an einem Flüssigkeitskreislauf

Übertragen auf einen geschlossenen Wasserkreislauf, beispielsweise einer Warmwasserheizung, repräsentiert

• die Heizungspumpe die Spannungsquelle
• der Heizkörper die Glühlampe
• die Rohrleitung den elektrischen Leitungswiderstand
• ein Durchflussmesser das Strommessgerät
• und ein Absperrhahn den Schalter.

Die laufende Pumpe baut einen Differenzdruck (die elektrische Spannung, anzugeben in Volt) auf. Ist der Absperrhahn geöffnet, zeigt der Durchflussmesser einen von null verschiedenen Wasserstromfluss (die elektrische Stromstärke, anzugeben in Ampere) an.

Quellen

Als elektrische Energiequellen kommen Spannungsquellen und Stromquellen infrage. Spannungsquellen liefern an ihrem Ausgang eine näherungsweise konstante, vom jeweiligen Verbraucher unabhängige Spannung; diese Quellen sind weit verbreitet (Netzsteckdose, Batterie). Stromquellen liefern an ihrem Ausgang eine näherungsweise konstante, vom jeweiligen Verbraucher unabhängige Stromstärke; diese Quellen sind selten anzutreffen (Labornetzteil im Zustand der Strombegrenzung, Solarzelle).

Ferner wird bei den Quellen zwischen Gleichspannungs- und Wechselspannungsquellen (bzw. Gleichstrom- und Wechselstromquellen) unterschieden. Bei Gleichspannungsquellen (z. B. Batterie) herrscht eine zeitlich konstante Spannung zwischen den beiden Anschlüssen. Derjenige mit dem höheren Potential wird „Pluspol“, der andere „Minuspol“ genannt. Elektronen fließen außerhalb der Quelle vom Minuspol zum Pluspol. Die technische Stromrichtung zeigt definitionsgemäß in die entgegengesetzte Richtung. Wechselspannungsquellen (z. B. Steckdose) liefern eine zeitlich alternierende Spannung. Hier kann man nicht zwischen einem Plus- und einem Minuspol unterscheiden, weil die Polarität ständig wechselt. Allerdings kann einer der Anschlüsse „geerdet“, d. h. sein Potential auf Null festgelegt sein (bei Einphasenwechselstromnetz üblich). Das Potential des anderen Anschlusses pendelt dann ständig zwischen positiven und negativen Werten.

Geschlossene Stromkreise aus Spannungsquelle und zwei Widerständen,
oben in Reihenschaltung: ohne Verzweigung,
unten in Parallelschaltung: mit Verzweigung

Werden die Pole einer Spannungsquelle nicht durch elektrische Bauelemente, sondern durch einen Leiter ohne nennenswerten Widerstand miteinander verbunden, kommt es zum Kurzschluss, bei dem der hohe Strom den Leiter schmelzen kann. Die Höhe des Kurzschlussstroms hängt dann nur von dem Innenwiderstand der Spannungsquelle ab.

Stromzweig

Ein Stromzweig ist ein durch Verzweigung entstehender Teil eines Stromkreises. Sie bietet dem elektrischen Strom verschiedene Wege im Stromkreis. Jeden einzelnen der möglichen Wege nennt man auch Stromzweig.

Eine reine Reihenschaltung beinhaltet keinen Stromzweig, eine Parallelschaltung stellt immer eine Verzweigung dar. Jede kompliziertere Schaltung lässt sich auf diese zwei Grundschaltungen zurückführen und gemäß der kirchhoffschen Regeln beschreiben.

Siehe auch

• Magnetischer Kreis

Weblinks

• Versuche und Aufgaben zum elektrischen Stromkreis (LEIFI)
• elektrischer Stromkreis in der Schule