Elektrische Ströme Elektrizität ist aus dem Alltag nicht wegzudenken. Bricht einmal durch Sturmschäden oder Schnee und Eis die Elektrizitätsversorgung zusammen, so kommt das normale Leben zum Stillstand. Klar – ein Elektroherd bleibt dann kalt. Aber wenn dabei auch die Gas- oder Hackschnitzel-Heizung versagt, bemerken wir, dass wir zu ihrer Steuerung und für die Umwälzpumpe elektrischen Strom brauchen. Elektrizität ist auch die physikalische Grundlage der Telekommunikation. Die rasante Entwicklung der Handys ist ein interessantes Beispiel, wie auf der Grundlage von Physik und Informatik ein neuer Wirtschaftszweig entsteht. Neben dem wünschenswerten leichten Zugang zu vielfältigen Informationen stellen sich grundlegende gesellschaftliche Fragen, wie z. B.: In welchem Umfang werden Daten über uns gesammelt? Elektrizität erhält für uns eine viel stärkere persönliche Bedeutung, wenn wir verstehen, dass unsere Nervenbahnen natürliche elektrische Netzwerke sind. Sie transportieren die Informationen – wie in der modernen Kommunikationstechnik – in gepulster, digitaler Form. Entsprechend vielfältig sind Forschungsfragen wie auch Anwendungen. So wird z. B. mit dem Elektrokardiogramm (EKG) die Tätigkeit des Herzens überwacht. Das Nervennetz im Gehirn speichert unser Gedächtnis. Besonders wichtig ist Elektrizität für die Bindung der Elektronen an die Atomkerne. Dies erklärt die Existenz von neutralen Atomen und geladenen Ionen und wie durch die Wechselwirkungen der Atomhüllen Moleküle entstehen. Und schließlich halten elektrische Kräfte Atome, Ionen und Moleküle zusammen, so dass sie Flüssigkeiten oder feste Körper bilden. Licht als elektromagnetische Wellen wird uns in Physik 7 beschäftigen. Die fundamentale Energiequelle aller Lebewesen auf der Erde ist die Sonne: Sie sendet seit 4,5 Mrd. Jahren Licht – elektromagnetische Energie – zur Erde. Ob wir nun fossile Brennstoffe oder regenerative Energieträger nutzen, wir nutzen Energie, die uns als elektromagnetische Energie erreicht hat. Licht von anderen Sternen sagt uns auch, wie das Universum entstanden ist und wie es sich entwickelt (siehe Physik 8). Diese Beispiele zeigen: Elektrizität hat viele physikalisch-technische, aber auch wichtige biologische, gesundheitliche und gesellschaftliche Aspekte. In den folgenden Kapiteln geht es darum, das vorhandene Grundverständnis über Elektrizität zu vertiefen. Wie werden elektrische Phänomene hervorgerufen? Was versteht man unter elektrischer Spannung? Was lässt elektrischen Strom fließen und was bewirkt er? Wie schützt du dich vor Stromunfällen? Elektrische Ladungen und Ströme werden nur durch ihre Wirkung sichtbar, als Elektronen und Ionen bleiben sie unsichtbar. Daher müssen wir in der Elektrizitätslehre stärker als in der Mechanik Modellvorstellungen benutzen: Das grundlegende Modell ist das Teilchenmodell mit Elektronen, neutralen und ionisierten Atomen, bzw. Molekülen. 73.1 Der Blitz brachte den frühen Menschen das Feuer. 73.2 Elektrizität ist heute Voraussetzung für Telekommunikation und Informationsübertragung. 73.3 Auch im Menschen gibt es elektrische Spannungen und Ströme. 73 Elektrizitätslehre/Elektrische Energie/Felder f4y4hq Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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