16.03.2017

Die Wirkungen des elektrischen Stroms

Der Umgang mit Strom ist für Sie als Elektrofachkraft Routine. Im Arbeitsalltag machen Sie sich viel mehr Gedanken, wie Sie die Anforderungen der VDE 0105-100 erfüllen, als darüber, welche Wirkungen der elektrische Strom hat. Doch genau aus diesen Wirkungen des elektrischen Stroms ergeben sich auch die Gefahren, die er mit sich bringt. Also höchste Zeit, sich diese Wirkungen wieder einmal vor Augen zu führen.

Wirkungen des elektrischen Stroms

Welche Wirkungen hat der elektrische Strom?

Elektrischer Strom begegnet uns in verschiedensten Formen: Wärme, Licht, Magnetismus, in der Chemie oder wir spüren ihn an unserem eigenen Körper – hautnah. Dadurch ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten, von denen wir alle profitieren und die dazu geführt haben, dass uns ein Leben ohne Strom heute nicht mehr möglich scheint.

Wärmewirkung

Wie wir alle wissen, laufen elektrische Geräte (Kabel, Batterien o.Ä.) schnell Gefahr, zu überhitzen. So lässt sich ganz einfach beobachten, dass Strom Wärme erzeugt. Das geschieht dadurch, dass die einzelnen Elektronen beim Durchfließen eines Drahtes auf andere Atome stoßen, demzufolge Reibung erzeugen und zu schwingen beginnen. Durch diese Schwingungen erhöht sich die kinetische Energie und die Temperatur jedes einzelnen Atoms steigt. Diese Wirkung des elektrischen Stroms machen sich zum Beispiel Wasserkocher, Bügeleisen oder elektrische Kochplatten zu nutze.

Licht-/Leuchtwirkung des elektrischen Stroms

Am eindrucksvollsten lässt sich die Leuchtwirkung des Stroms anhand eines Naturphänomens beobachten, vor dem sich der Mensch seit jeher fürchtet und das auch in Elektroinstallationen oder elektrischen Anlagen großen Schaden anrichten kann: der Blitz.

Genau genommen ist Leuchtwirkung beim Blitz (wie übrigens auch bei der Glühbirne) „nur“ ein Nebeneffekt der Wärmewirkung. Egal, ob die Luft auf bis zu 30.000 Grad Celsius erhitzt wird oder in kleinerem Maßstab der Draht einer Glühlampe auf bis zu 2.100 Grad Celsius: Die Leuchtwirkung von beiden beruht auf dem Prinzip der Erhitzung.

Allerdings muss die Leuchtwirkung nicht zwingend aufgrund der Wärmewirkung entstehen. Bei der Leuchtstoffröhre zum Beispiel wird mit einem Gas von niedrigem Druck UV-Licht ausgesendet, das einen beschichteten Leuchtstoff zum Leuchten bringt.

Beispiele, wie die Leuchtwirkung des elektrischen Stroms im Alltag eingesetzt wird, sind Glühlampen, Leuchtstoffröhren, LED-Leuchtdioden oder Halogenlampen.

Magnetische Wirkung

Bereits 1820 fand Hans-Christian Ørtsed heraus, dass sich um einen elektrischen Leiter ein schwaches Magnetfeld ausbildet. Bis zu diesem Zeitpunkt war man davon ausgegangen, dass Elektrizität und Magnetismus zwei getrennte Phänomene sind.

Überprüfen lässt sich diese magnetische Wirkung des elektrischen Stroms, indem man einen Magneten in die Nähe einer Glühlampe hält. Der Glühdraht beginnt dann zu schwingen.

Diese Wirkung macht sich zum Beispiel ein Elektromotor zunutze. Hier wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Die Kraft, die das Magnetfeld auf die stromdurchflossenen Leiter einer Spule ausübt, wird in Bewegung umgesetzt. Weitere Beispiele aus dem Alltag sind Haustürklingeln oder Elektromagnete auf dem Schrottplatz.

Chemische Wirkung des elektrischen Stroms (Elektrolyse)

Mithilfe von Strom lassen sich auch chemsiche Verbindungen aufspalten. Hierbei wird elektrische in chemische Energie umgewandelt.

Zur Elektrolyse benötigt man zwei Elektroden und eine Flüssigkeit, durch die Gleichstrom fließt. Dadurch entsteht ein Elektronenmangel an der sog. Anode (Pluspol) und ein Elektronenüberschuss an der sog. Kathode (Minuspol). Somit läuft eine Redoxreaktion ab; an der Anode finden Oxidationsvorgänge statt, an der Kathode Reduktionsvorgänge. Als Ergebnis wird in der Regel ein Stoff in seine einzelnen Elemente zerlegt (z. B. H2O in Wasserstoff und Sauerstoff).

Ein Beispiel aus dem Alltag für die chemische Wirkung des elektrischen Stroms ist die Gewinnung von Metallen oder Wasserstoff. Auch die Haarentfernung mit einem Epilierer beruht auf dieser Wirkung.

Wirkung auf den menschlichen Körper

Das menschliche Gehirn nutzt elektrische Signale in Höhe von etwa 50 mV, um Bewegungsabläufe und Organe zu steuern. Wirkt jedoch von außen ein erheblich stärkerer Strom als der körpereigene ein, führt dies zu Muskelverkrampfungen – deshalb können Sie einen elektrischen Leiter nicht mehr loslassen, wenn er unter Strom steht. Weiterhin kann ein Stromschlag zu Herzrhythmusstörungen und Kammerflimmern führen sowie infolge dessen zum Kreislaufstillstand. Im Gehirn können irreversible Schädigungen auftreten, die im schlimmsten Fall zum Tod führen. Stromstärken ab 50 mA sind grundsätzlich lebensgefährlich.

Autor: Marian Stefan