Gleichstrom (DC)
Gleichstrom, abgekürzt als DC (Direct Current), ist eine Art von elektrischem Strom, der in nur einer Richtung fließt. Dies steht im Gegensatz zu Wechselstrom (AC), der seine Richtung periodisch ändert. Gleichstrom ist ein fundamentaler Bestandteil vieler elektronischer Geräte und Systeme und bietet eine konstante und unidirektionale Energiequelle.
Definition und Maßeinheiten
Elektrischer Strom ist der Fluss elektrischer Ladung durch ein Material. Die Einheit für Stromstärke im Internationalen Einheitensystem (SI) ist das Coulomb pro Sekunde oder Ampere (A), eine SI-Basiseinheit: 1 Ampere = 1A = 1 Coulomb pro Sekunde = 1 C/s.
Merkmale des Gleichstroms
- Unidirektionaler Fluss: Gleichstrom fließt stets in einer Richtung, von der positiven zur negativen Klemme einer Stromquelle.
- Konstante Spannung: In einem Gleichstromkreis bleibt die Spannung über die Zeit hinweg konstant.
- Stetiger Strom: Der Strom in einem Gleichstromkreis ändert sich nicht, solange der Kreis geschlossen ist und die Stromquelle eine konstante Spannung liefert.
- Niedrige Frequenz: Gleichstrom hat eine Frequenz von 0 Hz, was bedeutet, dass er im Gegensatz zu Wechselstrom nicht oszilliert.
- Polarisation: Gleichstrom kann in Leitern zu einer Polarisation führen, wobei ein Ende des Leiters positiv und das andere negativ geladen wird.
- Schwierige Transformation: Gleichstrom lässt sich nicht leicht über große Entfernungen übertragen, da er signifikante Energieverluste durch Widerstand im Stromkreis erfährt.
Messung von Gleichstrom
Zur Messung von Gleichstrom verwendet man ein Gleichstrom-Amperemeter oder eine Gleichstrom-Zangenmessgerät. Gleichstrom-Amperemeter werden in Serie mit dem Stromkreis verbunden, während Zangenmessgeräte den Strom messen können, ohne dass der Draht vom Stromkreis getrennt werden muss.
Quellen von Gleichstrom
Gleichstrom kann aus verschiedenen Quellen stammen, darunter:
- Batterien: Batterien sind eine häufige Gleichstromquelle und erzeugen Strom durch chemische Reaktionen zwischen den Elektroden und dem Elektrolyten.
- DC-Netzteile: DC-Netzteile wandeln Wechselstrom aus einer Steckdose in Gleichstrom um, um elektronische Geräte zu versorgen.
- Solarzellen: Solarzellen erzeugen direkt aus Sonnenlicht Gleichstrom.
- DC-Generatoren: DC-Generatoren wandeln mechanische Energie in elektrische Energie um und erzeugen dabei Gleichstrom.
- Brennstoffzellen: Brennstoffzellen wandeln die Energie aus einem Brennstoff (wie Wasserstoff) in elektrische Energie um.
Arten von elektrischem Strom
Es gibt drei Hauptarten von elektrischem Strom:
- Gleichstrom (DC): Ein Stromfluss, der konstant in eine Richtung fließt.
- Wechselstrom (AC): Ein Stromfluss, der seine Richtung periodisch ändert.
- Gepulster Gleichstrom: Ein Stromtyp, der in Pulsen oder kurzen Ausbrüchen fließt.
Stromflussmechanismen
In einem Leiter, wie Kupfer oder Aluminium, bewegen sich einige Elektronen frei. Diese freien Elektronen bewegen sich zufällig in alle Richtungen. Wenn eine Spannungsdifferenz über einen Leiter angelegt wird, entsteht ein elektrisches Feld im Material. Das elektrische Feld übt eine Kraft auf die freien Elektronen im Leiter aus, wodurch sie sich von Bereichen hoher potentieller Energie zu Bereichen niedriger potentieller Energie bewegen. Diese Bewegung der Elektronen in Reaktion auf das angelegte elektrische Feld ist das, was wir als elektrischen Strom bezeichnen.
