Worin besteht der Vorteil unseres Wechselstromsystems? Warum kommt aus der Steckdose Wechselstrom und nicht Gleichstrom?
Der größte Vorteil des Wechselstromsystems ist, dass elektrische Energie sehr einfach auf unterschiedliche Spannungen gebracht werden kann. So lässt sich Strom über große Entfernungen mit wenig Verlust transportieren und sicher im Haushalt nutzen.
Wikipedia: Wechselstrom | Gleichstrom | Transformator | Stromnetz
Begriffe: Wechselstrom, Gleichstrom, Spannung, Strom, Transformator, Stromnetz, Energieverlust
Was ist Wechselstrom?
Bei Wechselstrom ändert der Strom ständig seine Richtung. In Europa geschieht das 50-mal pro Sekunde. Man sagt: Die Frequenz beträgt 50 Hertz.
Bei Gleichstrom fließt der Strom immer in dieselbe Richtung. Batterien liefern zum Beispiel Gleichstrom.
Das zentrale Problem der Stromversorgung
Elektrische Energie wird oft weit entfernt erzeugt: in Kraftwerken, Windparks oder Wasserkraftwerken. Sie muss dann zu den Menschen transportiert werden.
Dabei gibt es ein großes Problem: Wenn viel Strom durch Leitungen fließt, erwärmen sie sich. Ein Teil der Energie geht als Wärme verloren.
Diese Verluste werden kleiner, wenn man mit hoher Spannung und kleiner Stromstärke arbeitet.
Der große Vorteil von Wechselstrom
Wechselstrom lässt sich mit einem einfachen Gerät, dem Transformator, sehr leicht in der Spannung verändern.
- Hohe Spannung: für den Transport über große Entfernungen.
- Niedrige Spannung: für sichere Nutzung im Haushalt.
Transformatoren funktionieren nur mit Wechselstrom. Genau das macht Wechselstrom so praktisch für ein großes Stromnetz.
So arbeitet unser Stromnetz
Der Ablauf ist vereinfacht so:
- Strom wird im Kraftwerk erzeugt.
- Die Spannung wird stark erhöht.
- Der Strom wird über weite Strecken transportiert.
- In der Nähe der Verbraucher wird die Spannung wieder gesenkt.
- Aus der Steckdose kommen etwa 230 Volt.
Ohne diesen einfachen Wechsel zwischen hoher und niedriger Spannung wäre unser heutiges Stromnetz kaum möglich.
Warum nicht alles mit Gleichstrom?
Gleichstrom lässt sich nicht so einfach transformieren. Lange Zeit war das ein großer Nachteil. Darum setzte sich das Wechselstromsystem durch.
Heute gibt es zwar neue Technik, um auch Gleichstrom umzuwandeln. Darum wird Gleichstrom wieder wichtiger, zum Beispiel bei Solaranlagen oder in Akkus.
Für große, verzweigte Stromnetze ist Wechselstrom aber weiterhin sehr praktisch.
Überlegungen
- Warum ist es gefährlich, hohe Spannung direkt im Haushalt zu nutzen?
- Warum braucht man für lange Stromleitungen hohe Spannung?
- Warum liefern Batterien trotzdem Gleichstrom?
Einfache Experimente und Beobachtungen
Beobachtung: Sieh dir ein Ladegerät an. Es nimmt Wechselstrom aus der Steckdose und macht daraus Gleichstrom für dein Handy.
Überlegung: Warum sind Hochspannungsleitungen sehr hoch und weit voneinander entfernt?
Gedankenexperiment: Was würde passieren, wenn alle Geräte direkt mit 100 000 Volt betrieben würden?
Immer noch interessiert?
- Der Stromkrieg zwischen Edison (Gleichstrom) und Tesla (Wechselstrom).
- Warum gibt es heute Hochspannungs-Gleichstromleitungen (HGÜ)?
- Wie passen erneuerbare Energien ins Wechselstromnetz?
Wichtige Wörter: der Wechselstrom, der Gleichstrom, die Spannung, der Strom, der Transformator, das Stromnetz, hochspannen, herunterspannen, transportieren
Was muss ich mir merken? Der große Vorteil von Wechselstrom ist, dass man die Spannung leicht verändern kann. So lässt sich Strom verlustarm transportieren und sicher im Alltag nutzen. Darum basiert unser Stromnetz auf Wechselstrom.