Elektrizität und elektrische Energie

Elektrizität hat schon etwas Magisches! So mancher Zauberkünstler hat mit Tricks, die auf elektrischen Phänomenen beruhen, großes Geld verdient! Aber auch für DICH lohnt es sich, über "Elektrizität und elektrische Energie" Bescheid zu wissen. Denn auch wenn das für uns heute keine Zauberei mehr ist – es ist schon verblüffend, was durch Elektrizität alles möglich ist! Lohnt sich, da mal genauer reinzuschauen. Fangen wir mit dem BEGRIFF an: Was versteht man eigentlich unter "Elektrizität"? "Elektrostatische Anziehung", "Blitzentladung", "Stromfluss" und auch "Magnetismus" sind alles Phänomene, die unter dem Sammelbegriff Elektrizität zusammengefasst werden. Sie alle haben eins gemeinsam: Ihre Ursache ist das "Verhalten elektrischer Ladungen". Elektrische Ladungen sind überall – in jedem Stoff, in jedem Körper. Genauer gesagt sind es TEILCHEN, die positive und negative Ladungen tragen, zum Beispiel "Protonen" und "Elektronen", die wir als "Ladungsträger" bezeichnen. Meistens sind diese SO verteilt, dass sich die Ladungen ausgleichen. Aber wenn sie aus irgendeinem Grund getrennt werden, entsteht ein Ungleichgewicht, und es kommt Bewegung ins Spiel! Dann wird ENERGIE freigesetzt, die umgewandelt werden kann und so die verschiedensten Vorgänge anstößt. Wir sprechen von "elektrischer Energie". "Elektrizität" schließt also alle Phänomene ein, die durch das Verhalten und die Wechselwirkungen zwischen elektrischen Ladungen hervorgerufen werden, womit "elektrische Energie" verbunden ist. Die "Elektrizitätslehre" befasst sich damit, wie diese Phänomene und Vorgänge "verstanden, kontrolliert und genutzt" werden können. So werden all die fantastischen Möglichkeiten eröffnet, die die elektrische Energie uns bietet! Bei einem einfachen "Stromkreis" können wir das konkret nachvollziehen: Es gibt eine elektrische QUELLE, in der Ladungen GETRENNT werden. Die "Spannung U", die hier erzeugt wird, ist sozusagen die treibende KRAFT, die den Stromfluss im Stromkreis ermöglicht. Die elektrische Quelle oder "Spannungsquelle" ist damit auch die ENERGIE-Quelle, die die "elektrische Energie" freisetzt. "Spannung U" und "elektrische Energie E" sind allerdings nicht identisch! Die Spannung bezeichnet das POTENTIAL, das in den getrennten Ladungen steckt. Sie ist ein Maß für die Energie in jedem einzelnen Ladungsträger. Aber erst wenn sich die Ladungsträger in BEWEGUNG versetzen, also wenn STROM fließt, können wir von "elektrischer Energie" sprechen. Eine Spannung kann nämlich auch bestehen, OHNE dass Energie freigesetzt wird: Eine Batterie, die nicht angeschlossen ist, trägt bereits GETRENNTE Ladungen in sich – und damit eine Spannung, zum Beispiel neun Volt. Sie ist ein sogenannter Energie-SPEICHER. Erst wenn sie angeschlossen wird, wird sie zur Energie-QUELLE und es fließt Strom. Der Strom, also die fließenden Ladungsträger, stellen den Energie-TRÄGER dar, der die freigesetzte elektrische Energie TRANSPORTIERT. Diese Zusammenhänge im Stromkreis werden oft mit einem "Wasserkreislauf" verglichen: Die elektrische Quelle wirkt wie eine PUMPE, die Wasser entgegen der "Schwerkraft" nach oben pumpt. Der erreichte HÖHENUNTERSCHIED gibt dem Wasser die Möglichkeit, wieder nach unten zu fließen – er entspricht der "Spannung U", die durch die Ladungstrennung in der elektrischen Quelle besteht. Wenn das Wasser dann nach UNTEN fließt, steckt viel "Energie" in der Strömung – umso mehr, je GRÖẞER der Höhenunterschied ist, und je MEHR Wasser im Kreislauf fließt. Und genau wie die Energie der STRÖMUNG genutzt werden kann, um zum Beispiel ein "Wasserrad" anzutreiben, und damit in BEWEGUNGS-Energie umgewandelt wird, so kann die elektrische Energie im STROMKREIS beispielsweise von einer Lampe in LICHT-Energie umgewandelt werden. Die Lampe stellt also, wie das Wasserrad, einen Energie-WANDLER dar, der die elektrische Energie für uns NUTZBAR macht. Der Betrag der "elektrischen Energie E" ist dabei gleich dem Produkt aus der "Ladungsmenge Q", die als Stromfluss in Bewegung versetzt wird, und der "Spannung U". Die Einheit "Coulomb" der Ladungsmenge, und die Einheit "Volt" der Spannung, werden zur Einheit "Joule" für die Energie vereinigt. Ein Joule reicht in etwa aus, um ein kleines L-E-D-Lämpchen eine Sekunde lang leuchten zu lassen. Teilt man die umgewandelte Energiemenge durch die Zeit, in der sie genutzt wurde, also hier durch die eine Sekunde, erhält man eine Angabe in der Einheit WATT. Das beschreibt die elektrische LEISTUNG – eine nützliche Angabe, die oft auf Lampen und anderen elektrischen Geräten zu finden ist, vor allem wenn es um den Energie-VERBRAUCH geht. Wobei von "Verbrauch" eigentlich keine Rede sein dürfte, denn die elektrische Energie verschwindet ja nicht, sondern wird lediglich UMGEWANDELT. Das geht übrigens auch andersrum – zum Beispiel kann BEWEGUNGS-Energie auch in ELEKTRISCHE Energie umgewandelt werden – genau das passiert in einem Wasserkraftwerk! Genial, diese "Elektrizität", oder? Fassen wir zusammen: "Elektrizität" ist ein Sammelbegriff für alle Phänomene, die auf dem "Verhalten elektrischer Ladungen" basieren. In einem Stromkreis kann die "elektrische Energie", die durch eine elektrische Quelle freigesetzt und durch die im Stromfluss bewegten Ladungsträger TRANSPORTIERT wird, von einem elektrischen Gerät, das als ENERGIEWANDLER funktioniert, nutzbar gemacht werden. Und das ist keineswegs Zauberei! Oder was sagt DIESER Meister der Physik?