Was ist der unterschied von gleichstrom und wechselstrom

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom? Und wie entsteht Wechselstrom? Thomas Matter, CKW Energiewelt-Experte, klärt auf.

Bewegen sich Elektronen gerichtet, ist das «Strom». Bleibt diese Bewegungsrichtung über die Zeit konstant, spricht man von Gleichstrom. Wenn sich die Bewegungsrichtung periodisch ändert, handelt es sich um Wechselstrom.

Ob es sich um Wechsel- oder Gleichstrom handelt, hängt von der Produktion ab. Eine geladene Batterie zum Beispiel liefert Gleichstrom. Sie hat einen negativen und einen positiven Pol. Die positiv geladenen Ladungsträger fliessen nur vom Minus- zum Pluspol. Wird die Batterie falsch eingelegt, gibt es keinen Stromfluss – das Gerät funktioniert nicht.

Kraftwerke erzeugen Wechselstrom

Die meisten Kraftwerke erzeugen in den Generatoren Wechselstrom. Sie funktionieren wie ein Velo-Dynamo und nutzen das Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Dabei rotiert ein Magnet um eine Kupferspule herum. Dadurch ändert sich die Polarität mit jeder halben Drehung der Spule, da sich der Minus- und der Pluspol abwechslungsweise an der Spule vorbeibewegen. So entsteht Wechselstrom. Das Auf und Ab dieses Stroms von Plus zu Minus und wieder zu Plus während einer vollen Umdrehung wird als «Phase» bezeichnet.

CKW Energiewelt

Elektrische Energie hat viele verschiedene Facetten. In der CKW Energiewelt beleuchten wir sie auf spannende, unterhaltsame und verständliche Art.

Den Unterschied zwischen Gleichstrom, Wechselstrom und Mischstrom sehen wir uns in diesem Artikel. Kurzfassung der Inhalte:

• Eine Erklärung, was Gleichstrom, Wechselstrom und Mischstrom sind.
• Einige Beispiele um diese drei Stromarten besser zu verstehen.
• Aufgaben / Übungen damit ihr dieses Thema selbst üben könnt.
• Ein Video, welches dieses Gebiet noch einmal erklärt.
• Ein Frage- und Antwortbereich zu diesem Thema.

Hinweis:

Dieser Artikel ist Teil unseres Kurses zur Elektrotechnik "Von der Grundlagen der Elektrotechnik in der 5. Klasse bis zum Ingenieur".

Erklärung Stromarten

Was war noch einmal ganz kurz erklärt elektrischer Strom? Nun, unter dem elektrischen Strom versteht man die gerichtete Bewegung von elektrischen Ladungsträgern. In der Schule spricht man hier meistens von der Bewegung von Elektronen. In der Elektrotechnik unterscheidet man grundsätzlich drei Arten von Strom: Gleichstrom, Wechselstrom und Mischstrom. Beginnen wir mit dem Gleichstrom.

Gleichstrom:

Unter dem Gleichstrom versteht man einen elektrischen Strom bei dem...

• ... die Ladungsträger sich nur in eine Richtung bewegen.
• ... bei dem dauerhaft die gleiche Menge an Ladungsträgern bewegt wird.

Der Gleichstrom ist damit ein Strom, bei dem Richtung und Stärke dauerhaft gleich sind. Dies kann man sich auch mit einem Wasserbecken vorstellen, in welchem eine Pumpe das Wasser bewegt. Für den Gleichstrom würde diese bedeuten, dass die Pumpe immer die gleiche Menge Wasser in gleicher Richtung pumpt.

Wechselstrom:

Wenn beim Gleichstrom stets die gleiche "Menge" Strom in eine Richtung fließt kann man fast schon vermuten, dass genau dies beim Wechselstrom nicht der Fall ist. Beim Wechselstrom...

• ... ändert sich die Richtung des Stroms immer wieder.
• ... ändert sich die Menge der bewegten Ladung ständig.

Wie stark der Strom ist und wie oft dieser seine Richtung wechselt spielt erst einmal keine Rolle. Wichtig ist zunächst, dass sich die Flussrichtung immer wieder umkehrt. Auch hier wieder das Wasserbecken zur Verdeutlichung. Beim Wechselstrom fließt nun der Strom für eine bestimmte Zeit erst einmal in eine Richtung, zum Beispiel nach rechts.

Im Anschluss dreht sich die Stromrichtung um und die Ladungen fließen in die andere Richtung:

An dem Wasservergleich lässt sich noch etwas verstehen. Wenn die Pumpe die Richtung des Wassers umdrehen soll, dann schafft sie dies nicht auf einen Schlag. Die Pumpe läuft somit in die "andere Richtung" und dann fängt das Wasser erst an langsamer in eine Richtung zu fließen. Irgendwann steht das Wasser kurz still und dann beginnt das Wasser immer schneller in die andere Richtung zu laufen.

So ist dies auch beim Wechselstrom. Die "Strompumpe" braucht eine Weile um die Richtung des Stroms umzudrehen und wieder voll in die andere Richtung laufen zu lassen. In Summe ist es beim Wechselstrom so, dass die Summe der Ströme "rechtsrum" und "linksrum" gleich groß ist.

Mischstrom:

Der Mischstrom ist ein Mix aus Gleichstrom und Wechselstrom. Im Prinzip überlagern sich hier Gleich- und Wechselstromanteile.

Beispiele Stromarten

In diesem Abschnitt sollen noch einige Beispiele zu den Stromarten vorgestellt werden.

Beispiel 1:

Erkläre, welche Stromart aus der Steckdose kommt.

Lösung:

Aus den normalen Steckdosen im Haushalt bekommt man 230 V Wechselspannung effektiv. Was dies genau bedeutet, sehen wir uns in späteren Artikeln noch an. Um jedoch die Frage zum Wechselstrom oder Gleichstrom zu beantworten: Sobald ein Verbraucher an die Steckdose angeschlossen wird, fließt elektrischer Wechselstrom.

Wie viel Strom fließt hängt vom Verbraucher ab, der an die Steckdose angeschlossen wird. In vielen Fällen hängen an einer Steckdose natürlich mehrere Verbraucher, in diesem Fall fließt dann meistens mehr Strom. Dies ist jedoch stets Wechselstrom. Wird im Haushalt Gleichstrom benötigt, muss zunächst der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden oder man muss sich einer anderen Energiequelle bedienen (zum Beispiel Batterien) um Gleichstrom zu erhalten.

Beispiel 2:

Welche Stromart kommt aus der Batterie?

Lösung:

Aus einer Batterie kommt Gleichstrom.

Aufgaben / Übungen Stromarten

Aufgabe 1: Über eine Stunde hinweg fließt ein Strom in eine Richtung und bleibt dabei gleich stark. Wie nennt man diese Stromart?

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Wechselspannung / Gleichspannung Video

Erklärung und Beispiel

Gleichstrom und Wechselstrom bzw. Gleichspannung und Wechselspannung hängen ganz eng zusammen. Wie dies funktioniert und wo die Unterschiede liegen wird dabei in einfachen Worten erklärt.

Fragen mit Antworten Gleichstrom und Wechselstrom

In diesem Abschnitt geht es noch um typische Fragen mit Antworten zu den Stromarten.

F: Wann wird Gleich- und Wechselstrom in der Schule behandelt?

A: In manchen Fällen wird der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom bereits in der Grundschule behandelt. Noch etwas ausführlicher kommt dies meistens ab der 8. Klasse im Physik-Unterricht vor.

Das Thema kommt bis hinein in die Oberstufe vor. Selbstverständlich gehört dieses Thema auch in die Grundlagen der Elektrotechnik für Ausbildungsberufe und Studium.

Was ist der Vorteil von Wechselstrom gegenüber Gleichstrom?

Was kommt aus der Steckdose Gleichstrom oder Wechselstrom?

Für was wird Gleichstrom verwendet?

Was ist Gleichstrom einfach erklärt?