Dynamische Elektrizität ist der Zweig der Elektrizität, der die Bewegung elektrischer Ladungen durch einen Leiter untersucht, was wir allgemein als elektrischen Strom bezeichnen. Im Gegensatz zu statischer Elektrizität, bei der sich die Ladungen nicht bewegen, sind die Ladungen bei dynamischer Elektrizität in ständiger Bewegung und erzeugen einen Strom, der zum Betrieb aller Arten von Geräten verwendet werden kann.
Wir werden dieses Thema anhand von 10 Alltagsbeispielen untersuchen, die zeigen, wie dynamische Elektrizität in unserem Leben funktioniert.
1. Ein Mobiltelefon wird aufgeladen
Eines der häufigsten Beispiele für dynamische Elektrizität, das wir sehen, wenn wir unsere Mobiltelefone aufladen. Durch den Anschluss des Ladekabels an den Strom im Haus und am Gerät beginnen elektrische Ladungen, sich durch das Kabel zu bewegen. Das Ladegerät wandelt den Wechselstrom, der aus der Steckdose kommt, in Gleichstrom um, den das Telefon zum Laden seines Akkus benötigt.
Über das Kabel fließt dynamischer Strom vom Stecker zum Telefon. Wenn sich die elektrischen Ladungen bewegen, übertragen sie Energie auf das Gerät und speichern sie als chemische Energie im Akku. Ohne diese Gebührenbewegung könnte das Telefon nicht aufgeladen werden.
2. Zünden Sie eine Glühbirne an
Ein weiteres klassisches Beispiel ist das Einschalten einer herkömmlichen Glühbirne.
Durch Drücken des Schalters schließen wir einen Stromkreis, der den Elektronen den Fluss von der Energiequelle (bei der es sich um das Stromnetz des Hauses handeln kann) zur Glühbirne ermöglicht. Der durch den Glühfaden der Glühbirne fließende elektrische Strom erzeugt aufgrund des Widerstands des Materials Wärme, wodurch der Glühfaden so heiß wird, dass er Licht aussendet.
In diesem Fall wandeln wir elektrische Energie in Licht- und Wärmeenergie um, und zwar dank der Bewegung elektrischer Ladungen.
Es gibt viele andere Arten von Glühbirnen, wie zum Beispiel LED-Lampen, die auf unterschiedliche Weise funktionieren. Sie alle müssen jedoch mit elektrischem Strom betrieben werden und sind gute Beispiele für dynamische Elektrizität.
3. Ein Ventilator läuft
Der Ventilator ist ein weiteres großartiges Beispiel für dynamische Elektrizität. Wenn wir es einschalten, fließt elektrischer Strom vom Stecker durch das Kabel und erreicht den Lüftermotor. Der Motor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um, wodurch die Lüfterflügel rotieren.
Der Vorgang ist einfach: Elektrische Ladungen bewegen sich durch den Motor und bewirken, dass sich im Inneren ein Elektromagnet dreht. Diese Bewegung erzeugt ein Magnetfeld, das die Ventilatorflügel antreibt und so Wind erzeugt, der den Raum kühlt. All dies geschieht dank dynamischer Elektrizität.
4. Ein Elektroauto in Bewegung
Elektroautos sind ein hervorragendes Beispiel für die Anwendung dynamischer Elektrizität in der Mobilität. Statt auf einen Verbrennungsmotor zu setzen, nutzen diese Fahrzeuge Batterien zur Speicherung elektrischer Energie. Wenn der Fahrer beschleunigt, wandelt die Batterie die in ihren Zellen gespeicherte chemische Energie um und gibt Strom frei, der an einen Elektromotor fließt.
Dieser Motor wandelt elektrischen Strom in mechanische Energie um, die die Räder des Autos antreibt. In diesem Fall ist dynamische Elektrizität der Schlüssel zum Betrieb des Fahrzeugs, die auch die in der Batterie gespeicherte chemische Energie in Bewegung umwandelt.
Auch der Einsatz elektrischer Ladegeräte zum Laden von Batterien ist ein Beispiel für dynamische Elektrizität. Dabei wird elektrische Energie genutzt, um diese in chemische Energie umzuwandeln, die in Batterien gespeichert werden kann.
5. Ein Hochgeschwindigkeitszug (elektrischer Zug)
Der Betrieb dieser Züge erfolgt über ein elektrisches Stromsystem, das über Oberleitungen oder eine dritte Schiene fließt. Der elektrische Strom wird zum Zug übertragen, wo er Elektromotoren antreibt, die diese Energie in Bewegung umwandeln.
Ein interessanter Aspekt dieser Züge ist, dass sie dank dynamischer Elektrizität in der Lage sind, sehr hohe Geschwindigkeiten bei überraschender Energieeffizienz zu erreichen. Die kontinuierliche Bewegung von Elektronen entlang dieser Übertragungssysteme ermöglicht den Betrieb des Zuges.
6. Photovoltaik-Solarmodule
Solarenergie ist eines der klarsten Beispiele dafür, wie wir mithilfe erneuerbarer Energiequellen dynamischen Strom nutzen können. Sonnenkollektoren bestehen aus Photovoltaikzellen, die dank des photovoltaischen Effekts Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln. Dabei treffen Photonen des Sonnenlichts auf Elektronen im Panelmaterial und geben ihnen so genug Energie, um sich zu bewegen und elektrischen Strom zu erzeugen.
Dieser von Sonnenkollektoren erzeugte Strom ist Gleichstrom (DC). Bei Hausinstallationen fließt dieser Strom durch einen Wechselrichter, der ihn in Wechselstrom (AC) umwandelt, die Art von Strom, die wir in unseren Häusern verwenden.
Darüber hinaus wird in größeren Anlagen wie Solaranlagen der von Tausenden von Solarmodulen erzeugte Strom konzentriert und in das Stromnetz eingespeist, von wo aus er über Hochspannungsleitungen an Haushalte und Unternehmen verteilt werden kann. So kann Solarenergie dank dynamischer Elektrizität in großem Umfang genutzt werden.
10. Hochspannungsleitungen
Diese riesigen Bauwerke ermöglichen den Transport des in Kraftwerken (z. B. Wasser-, Kern-, Wärme- oder Solarkraftwerken) erzeugten Stroms über weite Strecken bis zum Endverbraucher.
Der Strom, der durch die Masten fließt, ist Wechselstrom (AC) und hat eine sehr wichtige Eigenschaft: Er wird mit hoher Spannung transportiert, um die Energieverluste auf dem Weg zu reduzieren. Das bedeutet, dass sich elektrische Ladungen durch diese Drähte mit einer großen Potentialdifferenz (Spannung) zwischen den Enden bewegen, sodass der Strom Hunderte oder Tausende von Kilometern zurücklegen kann, ohne zu viel Energie zu verlieren.
Sobald der Strom Städte oder Industriegebiete erreicht, wird seine Spannung durch Transformatoren reduziert, sodass er sicher in Haushalten und Unternehmen verwendet werden kann.
Somit sind Hochspannungsmasten und Transformatoren Teil eines riesigen Stromtransportsystems, das auf dynamischer Elektrizität basiert und es ermöglicht, dass die in einem weit entfernten Kraftwerk erzeugte Energie unsere Alltagsgeräte mit Strom versorgt.
7. Ein Laptop im Einsatz
Wenn wir einen Laptop einschalten, nutzen wir die dynamische Elektrizität auf verschiedene Weise. Elektrischer Strom fließt vom Akku oder Ladegerät zu verschiedenen Komponenten des Laptops, wie zum Beispiel dem Prozessor, dem RAM, dem Display und den Speichergeräten.
In jeder dieser Komponenten aktiviert dynamische Elektrizität den Betrieb elektronischer Schaltkreise und ermöglicht es dem Computer, Berechnungen durchzuführen, Daten zu verarbeiten, Bilder auf dem Bildschirm anzuzeigen und viele andere Aufgaben auszuführen, die wir für selbstverständlich halten.
8. Eine fliegende Drohne
Auch der Betrieb von Drohnen ist stark auf dynamische Elektrizität angewiesen. Diese Geräte verfügen über Elektromotoren, die mit Batterien betrieben werden. Von den Batterien fließt Strom zu den Motoren, wodurch sich die Propeller drehen.
Wie bei anderen Elektromotoren erzeugen bewegte Ladungen ein Magnetfeld, das die Propeller dreht. Dank dieser kontinuierlichen Lastbewegung kann die Drohne in die Luft steigen und sich in verschiedene Richtungen bewegen. Dynamische Elektrizität ist dafür verantwortlich, das gesamte System am Laufen zu halten.
10. Ein ferngesteuertes Spielzeugauto
Ferngesteuerte Spielzeugautos werden wie Elektroautos mit dynamischer Elektrizität betrieben. Wenn wir die Fernbedienung einschalten und das Auto fahren, fließt elektrischer Strom von den Batterien zum Motor, der die Räder antreibt.
Dieser kleine Elektromotor wandelt Strom in Bewegung um, wodurch sich das Spielzeugauto vorwärts, rückwärts und wenden kann. Obwohl es sich um ein Spielzeug handelt, nutzt es das gleiche Grundprinzip der dynamischen Elektrizität wie echte Fahrzeuge.
11. Ein elektrisches Heizsystem
In elektrischen Heizsystemen wird dynamischer Strom in Wärme umgewandelt. Wenn wir einen Elektroherd oder Heizkörper einschalten, fließt der elektrische Strom durch Widerstände, die sich durch den Durchgang von Elektronen erwärmen.
Diese durch den Widerstand erzeugte Wärme wird an die Umgebung abgegeben und erwärmt den Raum. Hier wird dynamische Elektrizität in Wärmeenergie umgewandelt und obwohl wir die Bewegung der Elektronen nicht sehen, ist die Wärme, die wir spüren, ein Beweis dafür, dass Strom fließt.
12. Eine funktionierende Waschmaschine
Wenn wir eine Waschmaschine benutzen, spielt dynamische Elektrizität eine grundlegende Rolle. Wenn Sie das Gerät einschalten, fließt elektrischer Strom durch seinen internen Stromkreis und erreicht einen Elektromotor, der die Trommel dort dreht, wo sich die Kleidung befindet.
Wie in den anderen Beispielen wird Elektrizität in mechanische Bewegung umgewandelt. In diesem Fall wird der elektrische Strom in die Energie umgewandelt, die zum Drehen der Trommel erforderlich ist, während andere Elemente, wie beispielsweise die Wasserpumpe, ebenfalls auf dynamische Elektrizität angewiesen sind, um ihre Funktionen zu erfüllen.