Der Stromkreis und seine Komponenten

Jeder Stromkreis braucht eine Spannungsquelle (oder eine Stromquelle, Spannungsquellen sind aber die weit üblichere Variante), einen Stromleiter (das herkömmliche Stromkabel, um den Strom von der Quelle zum Verbraucher zu bringen) und einen Verbraucher, der auch gleichzeitig als Widerstand fungiert: Würde der fließende Strom keinen Abnehmer finden, käme es zum Kurzschluss, die Elektronen würden sich zu stark beschleunigen und dabei eine solche Hitze erzeugen, dass der Leiter zum Schmelzen gebracht würde. Meist sind weitere Komponenten, die zum Funktionieren des Stromkreises nicht unbedingt nötig sind, vorhanden: ein Schalter, um den Stromkreis unterbrechen zu können, etwa.

Spannungsquellen sind die Komponenten, die, umgangssprachlich, den Strom erzeugen oder abgeben, also beispielsweise Batterien, Generatoren oder Kondensatoren. Wobei in den drei genannten Geräten jeweils drei unterschiedliche Arten von physikalisch-chemischen Prozessen und Kräften wirksam werden: Die historisch älteste Variante der Stromproduktion ist jene der Batterien, die bereits im 19. Jahrhundert zum Einsatz kamen. Der elektrische Generator (Dynamo) wurde von Werner von Siemens um die Mitte des 19. Jahrhunderts erfunden und stellte insofern eine technische Revolutionierung dar, als es mit dem Generator erstmals möglich wurde, Strom in ausreichender Menge zu produzieren, um Stromnetze, zunächst für die städtische Straßenbeleuchtung und später auch für Privathaushalte, versorgen zu können. Kondensatoren erzeugen eigentlich keinen Strom, sondern sind Bauteile, die es ermöglichen, elektrische Ladungen zu erhalten bzw. zu "speichern".

Die Spannungs- oder Stromquelle erzeugt entweder Gleich- oder Wechselstrom, der über den Stromleiter zu den Stromverbrauchern gelangt. Aus den Steckdosen eines normalen Haushalts kommt Wechselstrom, dieser muss für digitale Geräte (Computer, Fernseher, Radio), die intern mit Gleichstrom arbeiten, entsprechend umgewandelt werden.

Als Stromleiter fungieren in Haushalten Stromkabel. Theoretisch können natürlich alle leitenden Stoffe oder Gase als Stromleiter funktionieren - um zu verhindern, dass das unabsichtlich passiert, sind Stromkabel isoliert, also mit nichtleitenden Materialien ummantelt. Gewünscht sind natürlich Leiter mit geringem Widerstand, um ungewollte
Quelle: Bild Stromkasten

Energieverluste zu minimieren. Der eigentliche Zweck des Stromkreises ist natürlich erst mit dem Verbraucher erfüllt. Er wandelt die elektrische Energie in verschiedene Formen anderer Energie um: etwa Wärme, Licht oder Bewegung.

Da es aber in den Stromkreisen, wie sie normal verwendet werden, mehr als einen Abnehmer gibt - man baut schließlich nicht das ganze Netz auf, um eine einzelne Glühbirne zu betreiben - müssen einige technische Probleme gelöst werden. Zum einen muss ein Schmelzen des Leiters aufgrund zu hoher Stromflussmengen, verursacht durch zu viele bzw. zu energieintensive Abnehmer, verhindert werden. Andererseits müssen die verschiedenen Abnehmer so in den Stromkreis integriert werden, dass sie sich nicht gegenseitig im Weg stehen. Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, wie Abnehmer in den Stromkreis geschaltet werden können: Entweder sie sind nacheinander integriert, dann spricht man von Serienschaltung, oder das Netz verzweigt sich und jeder Abnehmer hängt an einem Seitenstrang des Netzes, technisch gesprochen liegt dann eine Parallelschaltung vor. Die Parallelschaltung hat in der Praxis große Vorteile, vor allem, weil bei Parallelschaltung der Ausfall eines einzelnen Abnehmers nicht den gesamten Kreislauf zum Erliegen bringt (wie man es z.B. von der Beleuchtung des Weihnachtsbaumes kennt).