zum Directory-modus

Der einfache Stromkreis

Die elektrische Spannung im einfachen Stromkreis

Wir wollen uns im folgenden Abschnitt die Eigenschaften der elektrischen Spannung im einfachen Stromkreis anhand des Analogiemodells detaillierter betrachten:

Im folgenden JPAKMA-Projekt können Sie am einfachen Wasserkreislauf durch Knopfdurck die Druckmesser, die den jeweiligen Druck im Kreislauf durch ihren Wasserstand anzeigen, und zusätzlich den Druckverlauf nacheinander anzeigen lassen.

Abb.1
JPAKMA-Animation "Der Druckverlauf am einfachen Wasserkreislauf"

Man erkennt, dass der Druck in den Leitungen jeweils vor beziehungsweise hinter der Turbine konstant bleibt, an der Turbine selbst herrscht eine große Druckdifferenz. Im Idealfall, also mit Rohren, die das Wasser ideal weiterleiten, herrscht an der Pumpe dieselbe Druckdifferenz wie an der Turbine.

Aber warum ist an der Turbine überhaupt eine so große Druckdifferenz nötig?Erst aufgrund dieser Druckdifferenz werden die Schaufeln der Turbine angetrieben und damit das Gewicht angehoben.

Im folgenden JPAKMA-Projekt können Sie den einfachen Stromkreis, die Potenzialpfeile und den Potenzialverlauf nacheinander anklicken.

Abb.2
JPAKMA-Animation "Der Potenzialverlauf am einfachen Stromkreis"

Im elektrischen Fall verhält es sich genauso. Im Idealfall, bei dem die Drähte als ideale Leiter angenommen werden, herrscht an allen Stellen des Drahtes vor der Glühbirne dasselbe Potenzial, also kein Spannungsunterschied. Das gleiche gilt für den Draht hinter der Glühbirne. An der Glühbirne selbst herrscht eine große Spannung. Im Idealfall fällt an der Glühbirne dieselbe Spannung ab wie an der Batterie.

Erklärung

Der Grund hierfür ist, dass die Spannung an der Batterie für den Antrieb der Elektronen sorgt. Diese bringen dann die Glühbirne zum Leuchten. In den Drahtstücken, die hier als ideal leitend angenommen werden, wird die Bewegung der Elektronen in keiner Weise behindert. Es ist keine Energie nötig, da sich die Elektronen hier allein aufgrund ihrer Trägheit weiterbewegen. Daher gibt es keinen Spannungsunterschied längs des Drahtes. Anders ist es in der Drahtwendel des Lämpchens. Hier verlieren die Elektronen aufgrund von Stößen mit den Atomen im Inneren der Drahtwendel ihre Bewegungsenergie, welche dann als Joule's Wärme erscheint. Aufgrund der großen Erhitzung der Glühwendel leuchtet das Lämpchen.

Hinweis
Im idealen einfachen Stromkreis, der aus Spannungsquelle und Glühbirne ("Widerstand") besteht, fällt an der Glühbirne ("am Widerstand") dieselbe Spannung ab, die auch an der Spannungsquelle anliegt.
Seite 2 von 5