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Stromkreis und Isolatoren

Ein offener Schalter genügt schon vollständig — und im ganzen Draht steht der Strom augenblicklich und überall still. Dieses Unterkapitel erklärt dir genau, wie das im Detail funktioniert.

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Erklärung — Ohne geschlossenen Kreis fließt nichts

Strom fließt nur in einem geschlossenen Stromkreis: von der Quelle durch die Leitung zum Verbraucher und wieder zurück.

  • Antrieb:Die Spannungsquelle treibt die frei beweglichen Ladungsträger an.
  • Überall gleich:Im unverzweigten Kreis ist die Stromstärke an jeder Stelle gleich groß.
  • Verbraucht wird Energie:Ladung wird nicht verbraucht — nur die Energie, die sie mitbringt.

Leiter, Isolator, Halbleiter

Ob ein Stoff leitet, hängt allein an den frei beweglichen Ladungsträgern.

  • Leiter:In Metallen ist etwa ein Elektron je Atom frei — sie leiten sehr gut.
  • Isolator:In Porzellan, Gummi oder trockenem Holz sind alle Elektronen fest gebunden.
  • Halbleiter:Silizium liegt dazwischen — darum geht es im ganzen Kapitel.
Zwei Bedingungen für Strom
freie Ladungsträger + geschlossener Kreis = Strom
Leiter

Viele frei bewegliche Ladungsträger.

Isolator

Praktisch keine frei beweglichen Ladungsträger.

Fehlt eine der beiden Bedingungen, fließt kein Strom.

Zwei Richtungsangaben

Bei der Richtung gibt es zwei Angaben, die man auseinanderhalten muss.

  • Technische Stromrichtung:Vom Pluspol zum Minuspol — so wurde sie historisch festgelegt.
  • Elektronenbewegung:Tatsächlich umgekehrt, vom Minuspol zum Pluspol.
  • Für Rechnungen und Formeln gilt immer die technische Stromrichtung.

Welches Material leitet Strom?

Der Materialprüfer zeigt, wie verschiedene Proben den Stromkreis schließen – wahlweise am realen Aufbau oder in der Schaltskizze. Achte genau auf die Lampe: Sie leuchtet hell, sie glimmt nur schwach, oder sie bleibt dunkel. Vergleiche besonders die drei Wasserproben.

Materialprüfer

Materialprüfer: Batterie, Materialprobe zwischen zwei Klemmen und Lampe – real und als Schaltskizze Keine Probe eingesetzt. Der Stromkreis ist unterbrochen. Die Lampe ist aus. Keine Probe Keine Probe
Leiter0
Leitet schwach0
Isolatoren0

Hinweis: Vereinfachtes Modell bei 4,5 V. Holz, Papier und Porzellan sind dabei trocken gedacht, die Flüssigkeiten stehen für einen Becher, in den die beiden Klemmen eintauchen – bei sehr hohen Spannungen können auch Isolatoren durchschlagen. Weiter experimentieren: Stromkreise bei PhET (externer Link).

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Hinweise

Drei Punkte, an denen es erfahrungsgemäß hakt:

Hinweis

Ein offener Schalter unterbricht den gesamten Kreis. Es fließt nirgends Strom — auch nicht „bis zum Schalter“.

Hinweis

In Schaltplänen ist immer die technische Stromrichtung (+ → −) eingezeichnet, nie die Elektronenbewegung.

Hinweis

Leiter und Isolator sind keine festen Schubladen: Bei sehr hoher Spannung leitet auch Luft — das ist ein Blitz.

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