Was ist Strom eigentlich?
Was ist Strom eigentlich, und wo kommt er her? Wie wird er erzeugt? Und ist Strom dasselbe wie Elektrizität? Diese Fragen sind gar nicht so ungewöhnlich, schließlich wissen die meisten Laien keine zufriedenstellenden Antworten darauf, außer dass der Strom aus der Steckdose kommt, und man deshalb besser nicht an die Kontakte fassen sollte, damit man keinen elektrischen Schlag bekommt.
Eine Form von Elektrizität
Strom ist eine Form von Elektrizität, da man unter diesem Begriff alle Phänomene zusammenfasst, die mit elektrischer Ladung oder elektrischen Feldern zu tun haben. Umgekehrt lässt sich der Schluss allerdings nicht ziehen, da Elektrizität keineswegs nur den elektrischen Stromfluss kennt, sondern Strom immer in Zusammenhang mit Spannung betrachtet. In der Natur ist uns elektrische Energie schon immer wohlbekannt. Blitze entstehen beispielsweise durch sog. Reibungselektrizität in den Gewitterwolken, die sich in Form von elektrostatischen Ladungen entlädt. Dabei werden sowohl positive als auch negative Ladungen bewegt. Die meisten Kontakte im Nervensystem von Lebewesen finden in Form von elektrischen Signalen statt. Und nicht zuletzt gibt es sogar diverse Fische, die hohe elektrische Spannungen aufbauen können, um sich damit gegen Feinde zu verteidigen. Als Beispiele seien hier der Zitterrochen und der Zitteraal genannt. Diese sind auch in der Lage, elektrische Signale wahrzunehmen, die von anderen Fischen durch die reine Bewegung erzeugt werden, und somit ihr Futter auch zu orten.
Die Auswirkungen von Elektrizität und elektrischer Arbeit werden von der Elektrotechnik unter die Lupe genommen, denn diese befasst sich mit allen Aspekten der Elektrizität, wie die elektrische Energieerzeugung, die Übertragung, als auch alle Arten ihrer Nutzung. Als elektrischen Strom bezeichnet man letztendlich die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern, beispielsweise Elektronen oder Ionen, in einem Stoff oder einem Vakuum. Wenn Ladungsträger ruhen, können sie durch verschiedene Kräfte in Bewegung gesetzt werden, wie durch die Coulomb- oder Lorentzkräfte. Wenn diese Ladungsträger einmal in Bewegung gesetzt wurden, dann können sie sich auch in feldfreien Räumen weiterbewegen. Umgangssprachlich bezeichnen viele mit dem Wort Strom die Übertragung oder Bemessung von elektrischer Energie, oder die physikalische Größe der Stromstärke, was aber alles physikalisch nicht korrekt ist.
Bereits Mitte des 19.Jahrhunderts begann die technische Nutzung von elektrischem Strom, die vor allem bei der Galvanik und der Telegrafie eingesetzt wurde. Später erfand Werner von Siemens den ersten Generator, die ersten mit Wasserturbinen oder Dampfmaschinen betriebenen Kraftwerke entstanden, und man entschied sich Ende des 19. Jahrhunderts für die Verwendung von Wechselstrom, der besser transformierbar ist als Gleichstrom. Man kann das Prinzip des Stromflusses gut am Beispiel einer Batterie verdeutlichen. Und zwar wird durch elektrochemische Prozesse eine Ladungstrennung bewirkt, was bedeutet, dass die Elektronen auf der einen Seite gesammelt, und auf der anderen Seite abgestoßen werden. Dadurch ergeben sich der Plus- und der Minuspol, wobei mit Minuspol die Seite gekennzeichnet wird, auf der sich die Elektronen sammeln, und nicht umgekehrt. Durch diesen Prozess entsteht eine Differenz, genauer gesagt eine elektrische Spannung zwischen den Polen. Auf die Ladungsträger werden in diesem Spannungsfeld mechanische Kräfte ausgeübt. Genau dieser Zustand wird als elektrisches Feld bezeichnet, welches immer existiert, wenn zwischen verschiedenen Punkten im Raum elektrische Spannungen, also ein Ungleichgewicht, gebildet werden. Die diesem elektrischen Feld ausgesetzten Ladungsträger werden durch die mechanischen Kräfte beschleunigt, somit fließt ein elektrischer Strom. Bei dem Beispiel der Batterie erforderte die Trennung der Ladungen eine chemische Energie, die aber wieder frei wird, sobald der Strom fließt.
Bei vielen Leitermaterialien ist die elektrische Stromstärke proportional zur Spannung, sofern die Temperatur gleichbleibend ist. Wenn man also einen Stromkreis mit einer Spannungsquelle hat, dann bestimmen die aufgebaute elektrische Spannung und die Größe des elektrischen Widerstandes die tatsächliche Stromstärke. Bei dem heutzutage hauptsächlich eingesetzten Wechselstrom kommt es zu einer meist periodischen Änderung der Stromrichtung, welche als Frequenz ausgedrückt wird. Der Vorteil ist eben ganz klar die leichte Umwandelbarkeit zwischen verschiedenen Spannungsverhältnissen mittels eines Transformators.
Man kann also zusammenfassend sagen, dass elektrischer Strom eine Form des Energietransports ist. Strom wird außerdem auch nicht verbraucht, wie man es umgangssprachlich immer wieder formuliert. Der elektrische Strom, der in ein Gerät hineinfließt, fließt auch wieder heraus. Bei dem normalen Haushaltsstrom ist es sogar so, dass sich die Elektronen im Leiter nur ein kleines Stück vor und zurück bewegen, ohne das die Elektronen einer nach dem anderen in das betreffende Gerät fließen. Das, was bei diesem Vorgang tatsächlich übertragen wird, ist die elektrische Energie. Und Energie kann nun einmal nicht verbraucht werden, sondern wird immer umgewandelt, sei es bei einem Motor in mechanische Energie, bei einem Fön in Wärmeenergie oder bei einem Akku in chemische Energie. Damit sind die grundlegenden Funktionsweisen und Eigenschaften von elektrischem Strom geklärt, ohne allzusehr in physikalisches Fachlatein abzurutschen. Natürlich gibt es noch viel mehr dazu zu sagen, sowie viel mehr spannende Phänomene rund um das Thema Elektrizität, aber man kann sich auf jeden Fall so schonmal ein Bild davon machen, wie unser tagtäglich benötigter Strom entsteht, und wo er herkommt.