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Wie entsteht Strom? – einfach erklärt

Entstehung von Strom: Leuchtende Glühbirne

Früher, ohne Strom, war das Leben ganz anders. Die Menschen nutzten Kerzen statt Glühlampen. Der Herd in der Küche wurde mühsam mit Holz und Kohle geheizt. Seit wir Strom erzeugen, ist vieles im Alltag leichter:

Wir schalten einfach das Licht an, drehen die Heizung auf und nutzen elektrische Geräte im Haushalt. Das alles ist nur mit elektrischem Strom möglich. Wie entsteht aber Strom? Wer hat die Elektrizität entdeckt? Und wie lässt sich heutzutage Strom erzeugen? Wir geben Antworten auf die Entstehung des Stroms.



Was ist Strom?

Ohne Strom würde unser Alltag ganz anders aussehen: Denn ohne Strom, würden unsere elektrischen Geräte nicht funktionieren.

Der Strom wird als elektrischer Strom bezeichnet. Damit Strom entstehen kann, müssen sich viele kleine Teilchen - die Elektronen - durch eine Leitung in eine Richtung bewegen. Sie werden von einem Magnetfeld beinflusst, wodurch Spannung entsteht. Wenn diese Spannung gerichtet ist, also viele Elektronen in eine gemeinsame Richtung fließen, sprechen wir von Strom.

Elektrizität entsteht in der Natur. Strom ist fließende Elektrizität.

Strom ...

  • ... ist eine Form von Energie.
  • ... besteht aus vielen Elektronen.
  • ... bewegt sich durch Metalldrähte im Kabel.
  • ... treibt kleine und große Geräte an.
  • ... erzeugt Wärme und Licht.

Wie funktioniert Elektrizität?

Elektrizität ist eine natürliche Form von Energie in der Natur. Oft sprechen wir im Alltag einfach nur von “Strom”, wenn genau genommen elektrischer Strom oder Elektrizität gemeint ist. Strom erzeugt Wärme, Licht und Bewegung.

Elektrizität ist für uns unsichtbar. Aber jeder Stein, jede Pflanze, jeder Stoff – einfach alles - besteht aus ganz kleinen Teilen. Diese Teile heißen Atome. Jedes Atom besteht aus einem Atomkern, um den noch kleinere Elektronen kreisen. Somit besteht auch Strom aus diesen Atomen bzw. Elektronen.

Was sind Elektronen?

Elektronen sind unvorstellbar klein. Wenn 100 Milliarden Elektronen nebeneinanderstehen, sind sie so dick wie ein menschliches Haar. Um diese Zahl begreifbar zu machen: Wenn wir bis 100 Milliarden ohne Pause durchzählen würde, bräuchten wir 3.000 Jahre dafür! Das zeigt, wie winzig die kleinen Teilchen sind, aus denen Strom entsteht.

Elektronen sind positiv oder negativ geladen. Durch die geladenen Elektronen werden elektrische Felder erzeugt. Wenn sich also die Elektronen in eine Richtung bewegen, entsteht fließender Strom.

Luftballon-Experiment mit Elektrizität

Es ist möglich, Elektrizität ganz einfach selbst zu erzeugen. Alles, was für dieses Experiment benötigt wird, ist ein Luftballon.

  1. Der Luftballon wird aufgeblasen.
  2. Jetzt den Ballon zehn Sekunden lang an den Haaren reiben.
  3. Dann den Luftballon in die Nähe der Haare halten.
  4. Die Haare stehen ab.

Was ist passiert? Die Atome der Haare geben einige Elektronen an die Atome des Luftballons ab. Die Haare werden vom elektrisierten Luftballon angezogen. Bei diesem Vorgang entsteht Elektrizität. Allerdings ist diese Kraft gering, zum Leuchten von Lampen oder für Maschinen benötigen wir viel mehr elektrische Energie.

Einem Jungen stehen die Haare zu Berge, nachdem er einen elektrisierten Luftballon in ihre Naehe gehalten halt.




Schon gewusst?

Der Grieche Thales von Milet entdeckte vor rund 2.500 Jahren die Elektrizität in der Natur. Er rieb einen Bernstein an einem Stück Stoff. Als er ihn an Federn hielt, zog der Stein die Federn an. Bernstein heißt auf Griechisch „Elektron“.

Auch in Blitzen steckt viel elektrische Energie. Der amerikanische Wissenschaftler Benjamin Franklin erforschte diese Kraft und veröffentlichte im Jahr 1751 eine Arbeit über die Entstehung von Strom. Bis wir den Strom nutzen konnten, verging aber noch viel Zeit. Erst Mitte des 19. Jahrhunderts fanden die Menschen heraus, wie sie Strom gewinnen können.

Wie wird Strom erzeugt?

Strom bzw. elektrische Energie wird in Kraftwerken erzeugt. Dabei kann es sich um fossile Kraftwerke handeln, die Strom aus Kohle oder auch Erdgas erzeugen. Aber auch Sonnenstrahlen oder Wind werden zur Stromerzeugung genutzt. Um Strom zu erzeugen, wird aber nicht zwingend ein riesiges Kraftwerk benötigt: Selbst ein kleiner Fahrraddynamo kann elektrische Energie produzieren.

Stromerzeugung mit Magnetismus

Die Nord- und Suedpole von zwei Hufeisenmagneten ziehen sich gegenseitig an.

Was haben Magnete mit Strom gemeinsam? Beide bestehen aus winzig kleinen Teilchen, den Atomen. Außerdem haben beide zwei Pole, die Kraft aufeinander ausüben. Bei der Elektrizität sprechen wir von einem Plus- und Minuspol. Magnete haben hingegen einen Nordpol und einen Südpol.

Der Nordpol eines Magneten zieht den Südpol eines anderen Magneten an. Es entsteht ein magnetisches Feld. Zwei gleiche Pole stoßen sich hingegen ab. Wenn wiederum Strom durch ein leitfähiges Material wie Metall oder Wasser fließt, dann entsteht um diesen Strom herum ein Magnetfeld. Die beiden Kräfte von Magnetismus und elektrischem Strom hängen also zusammen, daher ist auch von “Elektromagnetismus” die Rede. Mit Hilfe von Magneten wird Strom erzeugt.

Gleichstrom und Wechselstrom: Wie unterscheiden sie sich?

Gleichstrom

Strom, der seine Fließrichtung nicht ändert, wird als Gleichstrom bezeichnet. Seine Spannungsquelle ändert ihre Polarität nicht. Typische Beispiele für Gleichspannungsquellen sind Batterien, der Akku im Handy, eine Solarzelle oder auch die Autobatterie.

Wechselstrom

Spannungsquellen, die ihre Polarität ändern, werden als Wechselspannungsquellen bezeichnet. Der Strom, der von ihnen ausgeht, ändert seine Bewegungsrichtung periodisch. Er wird als Wechselstrom bezeichnet. Steckdosen sind ein Beispiel für Wechselspannungsquellen.

Strom, der seine Fließrichtung nicht ändert, wird als Gleichstrom bezeichnet. Seine Spannungsquelle ändert ihre Polarität nicht. Typische Beispiele für Gleichspannungsquellen sind Batterien, der Akku im Handy, eine Solarzelle oder auch die Autobatterie.

Spannungsquellen, die ihre Polarität ändern, werden als Wechselspannungsquellen bezeichnet. Der Strom, der von ihnen ausgeht, ändert seine Bewegungsrichtung periodisch. Er wird als Wechselstrom bezeichnet. Steckdosen sind ein Beispiel für Wechselspannungsquellen.



Stromerzeugung mit dem Dynamo

Ein Beispiel für Magnetismus und Elektrizität ist der Dynamo am Fahrrad. Der Fahrradfahrer tritt mit Kraft in die Pedale. Dabei bewegt er seine Beine und bringt das Fahrrad zum Rollen. Das ist Bewegungsenergie. Mit dieser Energie kann der Radler aber auch Licht erzeugen:

Aufbau eines Fahrraddynamos, bestehend aus Drehrädchen, Magnet und Eisenkern mit Spule.
  1. Der Dynamo besteht innen aus einem langen Kupferdraht, der zu einer Spule mit Eisenkern gewickelt wurde.

  2. Darüber befindet sich ein Magnet, der über dieser Spule schwebt, weil sich die Pole abstoßen.

  3. Der Magnet ist mit dem Rädchen am Gehäuse des Dynamos verbunden.

  4. Wenn der Dynamo am Reifen anliegt und sich dreht, dann dreht sich auch der Magnet. Diese Bewegung sorgt dafür, dass in der Kupferspule elektrischer Strom entsteht.

  5. Die Lichter am Fahrrad leuchten. Das Licht leuchtet so lange, wie der Fahrradfahrer in die Pedale tritt und der Dynamo am Reifen anliegt.

Stromerzeugung mit dem Elektromotor

Viele elektrische Geräte werden mit einem Elektromotor betrieben. In einem ferngesteuerten Spielzeugauto befindet sich ein Elektromotor. In der Waschmaschine bewegt ein großer E-Motor die Trommel. Und ein noch größerer Elektromotor treibt die Rolltreppe im Kaufhaus an. Wir erklären das Funktionsprinzip anhand eines Spielzeug-Elektromotors:

Aufbau eines Elektromotors, der mit einer Batterie betrieben wird.
  1. Eine 4,5-Volt-Batterie treibt den Spielzeug-Elektromotor an.

  2. Vom Minuspol der Batterie bewegen sich die Elektronen im Kabel zum Motor.

  3. Im zweiten Kabel fließen die Elektronen vom Motor zum Pluspol der Batterie zurück.

  4. Der Schalter schließt den Stromkreis. Dann fließen die Elektronen in eine Spule mit Eisenkern. So entsteht ein Elektromagnet. Der Elektromagnet hat einen Südpol und einen Nordpol.

  5. Um den Elektromagneten herum befindet sich ein Magnet aus Eisen, der sogenannte Permanentmagnet. Der hat auch einen Nordpol und einen Südpol.

  6. Die gleichen Pole stoßen sich ab, die ungleichen Pole ziehen sich an. Darum dreht sich der Motor.

Jeder Magnet hat zwei Pole, den Nordpol und den Südpol:

  • Gleiche Pole – Süd- und Südpol oder Nord- und Nordpol – stoßen sich ab.
  • Unterschiedliche Pole – Süd- und Nordpol – ziehen sich an.

Auch Strom hat unterschiedliche Pole, die als elektrische Ladung bezeichnet werden:

  • Positiv geladene Teilchen sind ein Pluspol.
  • Negativ geladene Teilchen sind ein Minuspol.
Was passiert im Elektromotor?

Der magnetische Nordpol stößt die Plusladung (+) ab und zieht stattdessen die Minusladung (-) an. Der magnetische Südpol zieht die Plusladung (+) an und stößt die Minusladung (-) ab.

Sobald der Elektromotor unter Strom gesetzt wird, in unserem Beispiel mit Hilfe der Batterie, baut sich im Rotor ein Magnetfeld auf. Da sich gleiche Pole abstoßen, beginnt er, sich zu drehen. Damit die Drehung nicht stoppt, sobald sich unterschiedliche Pole gegenüberstehen, gibt es ein weiteres Bauteil: den sogenannten Kommutator. Der Kommutator sorgt dafür, dass sich nach jeder halben Drehung die Polung des Rotors ändert und sich die Pole wieder abstoßen. Ohne diesen Wechsel der Polung würde der Elektromotor stillstehen, da sich ungleiche Pole gegenüberstehen.

Stromerzeugung mit Turbine und Generator

Dampf treibt die Schaufelraeder einer Turbine an, die einen Generator dreht. Der Generator erzeugt Strom.

Auch Turbinen und Generatoren funktionieren dank des Elektromagnetismus: Hierfür benötigt man große Mengen Wasser. Es wird erhitzt, so dass Wasserdampf entsteht. Der hat so viel Kraft, dass er die Schaufelräder einer Turbine dreht. Die Turbine ist über eine Welle mit einem riesigen Dynamo verbunden, den man Generator nennt. Die Turbine dreht den Generator. Den Strom kann man in einer Batterie oder einem Akku speichern.

Mit E.ON Strom sparen und den eigenen Stromverbrauch berechnen

E.ON versorgt seine Kunden bereits seit mehreren Jahren mit Strom. Wir beschäftigen uns tagtäglich mit Strom, Stromverbräuchen und Stromtarifen. Unser Ziel ist es, den passenden Tarif für die Bedürfnisse unserer Kunden zu finden. Dafür geben wir Ihnen Tipps, wie sie am besten Strom sparen und Ihren Stromverbrauch verstehen können.

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Energieträger zur Stromerzeugung

Immer mehr Strom wird aus erneuerbaren Energien gewonnen. Sie wachsen in der Natur nach oder sind immer vorhanden: Wind, Sonne, Wasser, Biomasse und Erdwärme.

Die Quellen erneuerbarer Energie sind meistens bekannt – auch, dass sie umweltschonender sind und weniger Abgase produzieren als fossile Energieträger wie Kohle oder Erdgas. Doch wie funktioniert die Energieerzeugung mit Hilfe der Natur genau? Welche Möglichkeiten gibt es – und welchen Anteil besitzen regenerative Energien an der gesamten Energieproduktion? 

Strom aus erneuerbarer Energie

Solarenergie

Die Sonne scheint Tag für Tag auf die Erde. Sie gibt uns Licht und Wärme. Ohne diese Sonnenenergie können weder Pflanzen noch Tiere leben. Um Strom zu erzeugen, kann die Energie der Sonne in Solarzellen eingefangen und in Strom umgewandelt werden.

Windenergie

Der Wind treibt die Flügel einer Windmühle an. Diese Bewegungsenergie wurde früher zum Mahlen von Getreide genutzt. Heute erzeugen große Windräder Strom. Wenn sich deren Rotoren drehen, treiben sie einen Generator an und Strom entsteht.

Wasserkraft

Beim Wasserkraftwerk wird die Kraft des sich bewegenden Wassers, z. B. aus einem Fluss oder Stausee, genutzt. Mit der Kraft des Wassers werden eine Turbine und ein Generator angetrieben, Strom entsteht. Je nach Bauart des Wasserkraftwerks kann kontinuierlich oder nach Bedarf Strom produziert werden.

Biomasse

Pflanzen wie Mais, Raps oder Sonnenblumen sowie pflanzliche Abfälle nennt man Biomasse. In Biogasanlagen wird aus diesen Pflanzen sowie aus der Gülle von Kühen und Schweinen Biogas hergestellt. Im Gärbehälter gärt die Biomasse und erzeugt Biogas. Wie mit Erdgas wird mit diesem Biogas Strom erzeugt.

Erdwärme (Geothermie)

Um Erdwärme zur Stromerzeugung nutzen zu können, müssen Fachleute tiefe Löcher in die Erde bohren, zum Teil über vier Kilometer. Dort gibt es heißes Wasser oder auch schon Wasserdampf. Der Wasserdampf wird nach oben befördert. Er treibt eine Turbine und einen Generator an und erzeugt Strom.

Die Sonne scheint Tag für Tag auf die Erde. Sie gibt uns Licht und Wärme. Ohne diese Sonnenenergie können weder Pflanzen noch Tiere leben. Um Strom zu erzeugen, kann die Energie der Sonne in Solarzellen eingefangen und in Strom umgewandelt werden.

Der Wind treibt die Flügel einer Windmühle an. Diese Bewegungsenergie wurde früher zum Mahlen von Getreide genutzt. Heute erzeugen große Windräder Strom. Wenn sich deren Rotoren drehen, treiben sie einen Generator an und Strom entsteht.

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Pflanzen wie Mais, Raps oder Sonnenblumen sowie pflanzliche Abfälle nennt man Biomasse. In Biogasanlagen wird aus diesen Pflanzen sowie aus der Gülle von Kühen und Schweinen Biogas hergestellt. Im Gärbehälter gärt die Biomasse und erzeugt Biogas. Wie mit Erdgas wird mit diesem Biogas Strom erzeugt.

Um Erdwärme zur Stromerzeugung nutzen zu können, müssen Fachleute tiefe Löcher in die Erde bohren, zum Teil über vier Kilometer. Dort gibt es heißes Wasser oder auch schon Wasserdampf. Der Wasserdampf wird nach oben befördert. Er treibt eine Turbine und einen Generator an und erzeugt Strom.

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