Wirkungen des elektrischen Stroms

„Strom ist gefährlich, kein Strom aber auch“

Diese Aussage fanden wir in einem Kommentar zu einem unserer letzten Blog-Beiträge bezüglich der Gefahren des Stroms. Die Aussage, dass „kein Strom“ gefährlich werden kann, mag zunächst verwirrend klingen. Doch bei genauerer Betrachtung wird deutlich, was gemeint ist. Der elektrische Strom ist unverzichtbar geworden.
In diesem Blogbeitrag stellenwir die unterschiedlichen Nutzwirkungen von elektrischem Strom kurz vor.

Wärmewirkung

Die Wärmewirkung des elektrischen Stroms ist ein Phänomen, welches wir in unserem Alltag oft beobachten können. Wir erleben es beispielsweise, wenn wir morgens einen Toaster benutzen, um unser Frühstücksbrot zu rösten, wenn wir eine elektrische Heizdecke verwenden, oder die Haare föhnen. All diese Anwendungen nutzen die Wärmewirkung des Stroms. Die Wärmewirkung wird durch den Joule-Effekt verursacht. Der Joule-Effekt (auch ohmsche Wärme genannt) tritt auf, wenn elektrischer Strom auf einen Widerstand in einem Leiter trifft. Dieser Widerstand verursacht eine Reibung zwischen den Elektronen (den elektrischen Strom) und den Atomen des Leiters. Die Reibung wiederum führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Leiters, die schließlich in Form von Wärmeenergie abgegeben wird.

Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen die Wärmewirkung des elektrischen Stroms unerwünscht ist, wie bei der Übertragung von Strom, z. B. beim Ladevorgang eines Akkus. In diesen Fällen kann die erzeugte Wärmeenergie zu Energieverlusten und somit zu Effizienzverlusten führen.

Die Wärmewirkung ist auch der Grund, warum elektrische Leitungen bei zu hoher Belastung überhitzen und es in der Folge dann zu Bränden kommen kann.

Lichtwirkung

Neben der Wärmewirkung kann elektrischer Strom auch zur Erzeugung von Licht genutzt werden. Dieser Effekt wird als Elektrolumineszenz bezeichnet.
Elektrolumineszenz tritt auf, wenn elektrischer Strom durch bestimmte Materialien fließt und dabei Lichtteilchen emittiert werden. Der bekannteste Anwendungsfall für die Lichtwirkung ist die Glühlampe. In einer Glühlampe wird elektrischer Strom durch einen dünnen Draht geschickt, der sich aufgrund des Widerstands erhitzt und dabei Licht emittiert. Glühlampen haben allerdings einen niedrigen Wirkungsgrad, da sie durch den oben genannten Joule-Effekt hauptsächlich Wärme statt Licht produzieren. Durch die Entwicklung von Halbleiter-Bauelementen wie z.B. LED konnte die Effizienz der Lichtwirkung deutlich gesteigert werden.

Die Lichtwirkung des elektrischen Stroms hat noch viele weitere Anwendungsbereiche.
Wir finden Sie in der Signalgebung, z. B. in Ampeln und Warnschildern, in Flucht- und Rettungswegen, die der Sicherheit dienen. Oder wir nutzen sie, um unser Zuhause ein wenig komfortabler zu gestalten – die Lichtwirkung ist ein wichtiger Bestandteil unseres modernen Lebens.

Chemische Wirkung

Ein bekanntes Beispiel für die chemische Nutzwirkung ist die Batterie, die durch Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie, zahlreiche Geräte mit Strom versorgt.
Batterien und Akkus sind in vielen Produkten des täglichen Gebrauchs enthalten, wie z. B. Taschenlampen, Fernbedienungen, Uhren und Kameras.
Durch chemische Reaktionen im Inneren der Batterie wird elektrische Energie erzeugt, die dann genutzt werden kann. Akkus können sogar wieder aufgeladen werden. Die chemische Nutzwirkung des elektrischen Stroms wird aber nicht nur zur Energiespeicherung genutzt. Auch in der Metallherstellung oder der Chemieindustrie spielt diese Technologie eine wichtige Rolle. So wird beispielsweise durch Elektrolyseprozesse Aluminium gewonnen und auch andere Metalle werden durch diesen Prozess hergestellt.

Magnetische Wirkung

Die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms, auch als Elektromagnetismus bezeichnet, beschreibt die Entstehung eines Magnetfeldes durch einen Stromfluss.
Der Elektromagnetismus wird sogar als eine der 4 fundamentalen Kräfte der Physik angesehen!
Ähnlich wie bei den bereits genannten Nutzwirkungen, wird durch die Anwendung der magnetischen Wirkung elektrische Energie in eine andere Energieform umgewandelt. Die magnetische Wirkung des Stroms findet sehr oft Anwendung in der Technik. Elektromotoren in vielen Geräten und Maschinen nutzen ein Magnetfeld, um den Rotor in Bewegung zu setzen und so elektrische Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln. Das umgekehrte Prinzip kann ebenfalls zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden (z. B. bei Generatoren).

Im privaten Bereich finden wir die magnetische Wirkung bei der Verwendung von Induktionskochfeldern. Dabei wird die Wärme direkt im Kochgeschirr erzeugt, was zu einem effizienteren Kochvorgang führt, und Energie spart.

Selbst in der Medizintechnik ist der Elektromagnetismus unverzichtbar. In Kernspintomographen wird ein starkes Magnetfeld verwendet, um Bilder von inneren Organen zu erzeugen, was in der Medizin einen großen Einfluss auf die Diagnostik und Behandlung von Krankheiten hat.

Fazit

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass elektrischer Strom eine Vielzahl von Wirkungen besitzt und eine fundamentale Rolle für unser alltägliches Leben spielt.

Egal ob es die kleine Armbanduhr am Handgelenk ist, ein großer Motor in einer Industrieanlage oder wichtige medizinische Untersuchungen und Geräte – elektrischer Strom ist ein unverzichtbarer Bestandteil unseres Lebens geworden.

Aus diesem Grund ist es so wichtig, dass zu den Gefährdungen aufgeklärt und der sichere Umgang mit Strom erlernt wird – sowohl im beruflichen als auch im privaten Umfeld.