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Was ist Gleichstrom?
Gleichstrom heißt Gleichstrom, weil der Strom durchgängig in eine Richtung fließt. Negativ geladene Elektronen fließen also konstant vom Minus-Pol zum Plus-Pol.
Die Spannung (Volt) und die Stromstärke (Ampere) des Gleichstroms können variieren, aber die Richtung bleibt immer gleich.
Übrigens: Im Englischen wird Gleichstrom mit DC abgekürzt, das steht für „direct current“.
Wie entsteht Gleichstrom genau?
Gleichstrom entsteht durch eine Spannung zwischen zwei konstanten Polen, zwischen denen Strom fließen kann. In Batterien beispielsweise sorgt eine chemische Reaktion innerhalb der Batterie für Spannung zwischen Minus und Pluspol. Wird dann ein elektrischer Leiter angeschlossen, fließt Gleichstrom.
Auch bei Solarzellen wird durch die Wärme der Sonne Gleichstrom erzeugt. Denn durch das Sonnenlicht werden die Elektronen in der Solarzelle in Bewegung versetzt, sodass eine Gleichspannung entsteht – eine Spannung, aus der Gleichstrom entstehen kann.
Zusätzlich kann Gleichstrom aus Wechselstrom in Kombination mit einem Gleichrichter (Kommutator) gewonnen werden, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.
Was ist Wechselstrom?
Wechselstrom fließt nicht nur in eine Richtung, sondern abwechselnd in beide Richtungen. Denn beim Wechselstrom tauschen Plus- und Minus-Pol permanent die Seiten. Dadurch verändert sich konstant die Polarität und damit auch die Fließrichtung des Wechselstroms.
Der Richtungswechsel erfolgt dabei mehrmals pro Sekunde. Die Anzahl der Richtungswechsel wird als Frequenz in Hertz angegeben. Ändert sich die Richtung des Stroms also 50-mal pro Sekunde – so wie im Europäischen Verbundnetz – dann hat der Strom auch eine Frequenz von 50 Hertz (Hz).
Übrigens: Im Englischen wird Wechselstrom mit AC abgekürzt, was „alternating current“ bedeutet.
Wie entsteht Wechselstrom genau?
Für Wechselspannung braucht es drei Dinge: eine Spule, einen Magneten und Bewegung. Rotiert die Spule im Magnetfeld des Magneten oder der Magnet rotiert um die Spule, so entsteht eine elektrische Spannung, die regelmäßig ihre Richtung ändert.
Wird nun ein Verbraucher wie eine Glühbirne über elektrische Leiter an die Enden der Spule angeschlossen, so fließt Wechselstrom. Das Prinzip entspricht dem eines Stromgenerators. Wird umgekehrt Spannung auf die Spule gegeben, so wird diese zum Motor.
Übrigens: Wird diese elektrische Spannung auf einem Oszilloskop sichtbar gemacht, so ist eine sinusförmige Welle zu sehen – die Sinuskurve.
Was ist Dreiphasenwechselstrom?
Normaler Wechselstrom nutzt eine Spule und ein Magnetfeld, er ist also einphasig. Werden drei Magneten verwendet, dann wird auch von Dreiphasenwechselstrom gesprochen.
Dabei wird eine Spule in die Mitte von drei Magnetfeldern gesetzt. Dreht sich die Spule, so werden drei unterschiedliche Wechselspannungen erzeugt. Die Spannungen sind dabei um 120 Grad phasenverschoben. Das heißt, dass die Spule bei einer 360-Grad-Drehung alle 120 Grad ein Maximalwert an Spannung erreicht. Das sorgt für einen gleichmäßigen Energiefluss.
Übrigens: Der Dreiphasenwechselstrom wird auch Drehstrom genannt. Umgangssprachlich spricht man vom Starkstrom.
Bild: Bei einem Starkstromkabel gibt es fünf Leiter: einen Nullleiter, einen Erdleiter und drei Wechselstromleiter.
Was ist Mischstrom?
Mischstrom entsteht durch das Mischen von Gleichstrom und Wechselstrom. Mischstrom ist eher selten, taucht aber beispielsweise in der Signaltechnik auf.
Im Mix entsteht dann pulsierender Gleichstrom, also Strom, der wie Gleichstrom nur in eine Richtung fließt, aber bei dem Stromstärke und Spannung wie beim Wechselstrom schwanken.
Übrigens: Im Englischen wird pulsierender Gleichstrom „pulsating current“ genannt und mit PDC (pulsed DC) abgekürzt.
Wo wird Wechselstrom bzw. Gleichstrom verwendet?
Diese Geräte nutzen Wechselstrom:
- Backofen
- Elektroherd
- Föhn
- Geschirrspüler
- Kaffeemaschine
- Kühlschrank
- Waffeleisen
- Waschmaschine
- Wasserkocher
Diese Geräte mit Batterien sowie ein paar andere nutzen Gleichstrom, wie z. B.:
- Elektrische Zahnbürste
- Elektroautos
- Fernbedienung
- Handy & Smartphones
- Hörgeräte
- Laptops & Computer
- Rauchmelder
- Smart TV
- Taschenrechner
Ist Wechselstrom oder Gleichstrom besser?
Bild: Beim Transport von Strom über kurze Strecken wird meist Wechselstrom genutzt.
Die beiden Stromarten haben unterschiedliche Vor- und Nachteile. Weshalb sie in unterschiedlichen Einsatzgebieten verwendet werden.
Die Vorteile von Wechselstrom sind, dass er sich im großen Maßstab produzieren lässt und recht einfach hoch- oder heruntertransformiert werden kann. Der Nachteil ist, dass er beim Transport über mehrere Hundert Kilometer hohe Verluste aufweist.
Gleichstrom ist beim Transport über weite Strecken besser, da dort weniger Verluste auftreten. Ebenso braucht es für die Übertragung von Gleichstrom nur einen oder zwei Leiter, während der Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) aus Kraftwerken drei Leiter braucht.
Deswegen wird für die Übertragung von Strom über weite Strecken Gleichstrom genutzt – zum Beispiel bei den Seekabeln von Deutschland nach Norwegen. Auch für den geplanten Transport von Strom aus norddeutschen Windparks in den Süden Deutschlands (SüdLink) soll eine Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) gebaut werden.
FAQs
Häufige Fragen und Antworten
Ist Gleichstrom oder Wechselstrom gefährlicher?
Wechselstrom ist etwas gefährlicher im Vergleich zu Gleichstrom, weil er durch den konstanten Polaritätswechsel eher eine empfindliche Phase im Herzzyklus erwischen kann.
Wer hat den Wechselstrom erfunden?
Den allerersten Wechselstromgenerator baute 1832 der Franzose Antoine-Hippolyte Pixii nach einem Vorbild von Michael Faraday. Etwa 50 Jahre später waren es vor allem Nikola Tesla und George Westinghouse, die das Wechselstromnetz weiterverbreiteten.
Warum gibt es Gleichstrom und Wechselstrom?
Warum es zwei verschiedene Stromsysteme gibt, hängt unter anderem mit dem "Stromkrieg" in den USA zusammen. Damals stritten sich Edison und Westinghouse darum, ob Gleichstrom oder Wechselstrom besser sei, und es kam zu zwei verschiedenen Stromsystemen.
Deswegen gibt es heutzutage verschiedene Stromnetze, je nach Gerät und Anwendungsgebiet muss der Strom oft auch von der einen Art zur anderen umgewandelt werden. Mehr über die Geschichte des Stromkriegs erfahren Sie in unserem Beitrag zum Erfinder der Glühbirne.
Welcher Strom fließt im Stromnetz?
Im öffentlichen Stromnetz fließt dreiphasiger Wechselstrom, der auch als Drehstrom bezeichnet wird. Seine Frequenz beträgt 50 Hertz.
Tipp: Warum das so ist und warum das Bahnnetz eine niedrigere Frequenz hat, erfahren Sie in unserem Beitrag Bahnstrom.
Kommt aus der Steckdose Gleichstrom oder Wechselstrom?
Im Sicherungskasten von Haushalten kommt ebenfalls dreiphasiger Wechselstrom an, der sich in einzelne Phasen teilen lässt. So kommt es, dass meist nur eine Phase genutzt wird, sodass einphasiger Wechselstrom mit 230 Volt aus den Steckdosen kommt.
Für Geräte, die Starkstrom brauchen, wie zum Beispiel der Backofen oder Wärmepumpen, werden alle drei Phasen genutzt. Für diese Geräte steht dann Dreiphasenwechselstrom mit 400 Volt zur Verfügung.
Wird eine Autobatterie mit Gleichstrom oder Wechselstrom betrieben?
Autobatterien nutzen Gleichstrom, was bei E-Auto-Batterien dafür sorgt, dass Ladestationen mit Gleichstrom (auch: DC-Ladestationen) deutlich höhere Ladeleistungen erzielen.
Tipp: Erfahren Sie, wie Sie Ihr E-Auto als Stromspeicher nutzen, in unserem Beitrag zum bidirektionalen Laden.
Welchen Strom erzeugt eine Photovoltaikanlage?
Photovoltaikanlagen und Balkonkraftwerke erzeugen Gleichstrom – dieser wird anschließend mithilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt, damit er ins Stromnetz eingespeist oder im Haushalt genutzt werden kann.
Wie wird Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt?
Wechselstrom (AC) wird mithilfe eines Gleichrichters in Gleichstrom (DC) umgewandelt. Im Gleichrichter ist eine Schaltung, die Strom nur in eine Richtung durchlässt.
Wie wird Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt?
Umgekehrt wandelt ein Wechselrichter (Inverter) Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Der Wechselrichter sorgt dafür, dass der Gleichstrom regelmäßig seine Polarität ändert, wodurch er zum Wechselstrom wird.
Was sind die Symbole für Gleich- bzw. Wechselstrom?
Gleichstrom: Gerade horizontale Linie mit mehreren parallelen kurzen Linien darunter.
Wechselstrom: Gerade horizontale Linie mit einer Welle darunter, die eine Sinuskurve andeutet.
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* Wir leben Diversität und heißen alle Menschen willkommen, unabhängig von Herkunft, Geschlecht, Behinderung und Identität. Wir sind davon überzeugt, dass uns Vielfalt bereichert und im gemeinsamen Arbeiten voranbringt. Deshalb haben wir 2017 die Charta der Vielfalt unterzeichnet.