Was ist ElektrizitÀt?

Wenn wir uns die ElektrizitĂ€t aus unserem Alltag wegdenken, dann wĂŒrde es um uns herum sehr anders aussehen. Computer, Handys, Tablet, elektrisches Licht, alle elektrischen GerĂ€te im Haushalt, das Telefonnetz und das Internet, unsere Autos, E-Bikes, E-Roller
. Die Liste ließe sich lange fortfĂŒhren. All diese Dinge funktionieren nur mit und durch ElektrizitĂ€t. Und nicht nur die Technik – auch Tiere machen sich ElektrizitĂ€t zu Nutze. Beispielsweise betĂ€uben Zitteraale ihre Beute mit ElektrizitĂ€t und Hummeln orientieren sich mit ihrer Hilfe bei der Suche nach lohnenden BlĂŒten. Aber was ist denn nun ElektrizitĂ€t?

Dazu muss man sich einmal erst den Aufbau von Materie anschauen: Alle Materie ist aus kleinen Teilchen aufgebaut, von denen manche eine besondere Eigenschaft besitzen, die elektrische Ladung. Wir unterscheiden positive und negative elektrische Ladungen. Elektrisch positiv geladene Teilchen stoßen sich gegenseitig ab, ebenso elektrisch negativ geladene. Aber ein elektrisch positiv geladenes Teilchen und ein elektrisch negativ geladenes Teilchen ziehen sich gegenseitig an. Das ist so Ă€hnlich wie bei einem Magneten mit Nordpol und SĂŒdpol.

Diese Anziehung und Abstoßung ist fĂŒr viele elektrische PhĂ€nomene verantwortlich. Beispielsweise, wenn Papierschnipsel ohne Kleber an einem Luftballon haften (elektrische Anziehung) oder wenn die Haare hochstehen, weil man auf einem Trampolin gehĂŒpft ist (elektrische Abstoßung).

Wenn in einem Material die elektrisch geladenen Teilchen außerdem beweglich sind, dann kann diese Anziehung und Abstoßung dazu fĂŒhren, dass sich die Teilchen in Bewegung setzen. Besonders gut geht das in Materialien, die wir „elektrische Leiter“ nennen, wie z.B. Metalle. Wenn sich viele gleiche Ladungen in eine Richtung bewegen, dann nennen wir das einen elektrischen Strom. Beispielsweise werden die negativ geladenen Teilchen in einem Kabel von den positiven Teilchen am Pluspol einer Batterie angezogen. Sie bewegen sich durch das Kabel zum Pluspol hin. Im Stromkreis fließt nun ein Strom. Sehen oder riechen kann man den Strom allerdings nicht. Er ist unsichtbar, denn die Teilchen sind viel zu winzig, um sie zu sehen.

Wenn das Material eigentlich gar nicht gut leitet (beispielsweise Luft), dann sind die elektrisch geladenen Teilchen also nicht gut beweglich. Wenn allerdings dann auf der einen Seite sehr viele positive Ladungen und auf der anderen Seite sehr viele negative Ladungen sind, dann ist die Anziehung so groß, dass die Teilchen sich doch bewegen können. Das passiert beispielsweise beim eindrucksvollsten elektrischen Ereignis in der Natur: beim Blitz.

Warum kann man nun so viel mit ElektrizitĂ€t anfangen? Wenn sein Strom aus elektrisch geladenen Teilchen fließt, dann passieren dadurch noch andere Dinge im Material. Beispielsweise kann das Material dadurch erwĂ€rmt werden. Das nutzen wir in einem Wasserkocher oder einer elektrischen Heizung. Das Material kann auch beginnen zu leuchten. Das nutzen wir in GlĂŒhlampen und LEDs. Es entsteht durch den Strom außerdem ein Magnetfeld. Das kann man nutzen, um einen Elektromotor zu betreiben und etwas in Bewegung zu versetzen, z.B. einen Ventilator oder ein Elektroauto. Das ist also der Grund, warum ElektrizitĂ€t so vielseitig einsetzbar ist und wir damit so viele unterschiedliche GerĂ€te in unserem Alltag betreiben können.

Aber: Von nichts kommt nichts. Auch die elektrische Energie muss irgendwoher genommen werden. In Batterien kommt sie aus den Chemikalien, die spĂ€ter als besonderer MĂŒll entsorgt werden mĂŒssen. Viele Kraftwerke produzieren viel CO2, dies ist schĂ€dlich fĂŒr unser Klima. Elektrische Energie ist also eine tolle Sache, aber wir sollten sehr sparsam damit umgehen. Stell dir vor: Alleine fĂŒr den Stand by-Betrieb aller elektrischen GerĂ€te in Deutschland braucht es die elektrische Energie von zwei Kraftwerken! Auch das Streaming ist ein Energiefresser: Eine Stunde Video-Streaming verursacht 150g CO2. Das ist soviel wie ein Kilometer Autofahrt. Das klingt vielleicht nicht viel, aber rechnet man das auf ganz Deutschland um, kommt dabei einiges zusammen! Also: Öfter mal den Stecker ziehen. Ein Buch lesen oder eine DVD schauen statt streamen. Mit dem Fahrrad zu Freunden fahren, anstatt zu chatten oder Online-Spiele zu spielen. ElektrizitĂ€t ist am schönsten, wenn wir sparsam mit ihr umgehen.

Prof. Dr. Susanne Monika Heinicke

Institut fĂŒr Didaktik der Physik

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