Einfacher Stromkreis

System

Eine Glühbirne sei über zwei Drähte mit einer Batterie verbunden. Die Glühbirne brennt eine bestimmte Zeit, dann ist die Baterie leer und muss entsorgt werden. Man kann wahlweise den Plus- oder den Minuspol der Batterie erden, ohne dass die Glühbirne zu brennen aufhört. Andererseits leuchtet die Birne nicht mehr, sobald man einen der beiden Drähte irgendwo durchtrennt, sobald man den Stromkreis unterbricht.

Bilder

Um sich die Elektrizität vorzustellen, hat man sich seit jeher Bilder von den elektrischen Vorgängen gemacht. Dabei sind brauchbare aber auch nutzlose Bilder entstanden. Stellt man sich den Strom als Bewegung von Elektronen vor, hat man ein nutzloses und zugleich falsches Bild entwickelt: die Quantenmechanik erlaubt es uns nicht, den Elektronen eine eindeutige Geschwindigkeit zuzuordnen; zudem kann mit diesem Bild der Energietransport von der Batterie zur Glühbirne nicht glaubwürdig erklärt werden. Untersucht man dagegen den Ladungstransport in Festkörpern, benötigt man eine mikroskopische Eklärung. Das Bild, das man sich dann von den Elektronen macht, hat aber nichts mehr mit den roten Erbsen zu tun, wie sie in elementaren Lehrbüchern zu finden sind.

Ein viel brauchbareres Bild liefert die hydroelektrische Analogie

Begriff	Hydrodynamik	Elektrodynamik	Besonderheit
Menge	Volumen	elektrische Ladung	Ladung ist vorzeichenfähig
Strom	Volumenstrom	elektrischer Strom	keine bewegte Ladung
Potenzial	Druck	elektrisches Potenzial	Bezugspunkt wichtig
"Antrieb"	Druckdifferenz	Spannung	Bezugspunkt entfällt
Quelle	Pumpen	Spannungsquelle	unterschiedliche Charakteristiken
Widerstand	Strömungswiderstand	Widerstand	Laminarströmung
Kapazität	Volumenspeicher	Kondensator	Gesamtladung gleich Null
Induktivität	Trägheit	Spule	mit Widerstand gekoppelt
Energiestrom IW	p IV	φ I	in der Elektrizität von untergeordneter Bedeutung
Prozessleistung P	Δp IV	U I	wird von zweitem Prozess aufgenommen
Signalgeschwindigkeit	Schallgeschwindigkeit	Lichtgeschwindigkeit	hängt von Kapazität und Indukivität pro Länge ab

Die hydroelektrische Analogie hat natürlich auch ihre Grenzen. So kann ein starker Strom durch ein Stück Eisenbahnschiene fliessen, ohne dass das Metall elektrisch geladen ist. Zudem hängt die Richtung des elektrischen Stromes von einer Konvention ab. Würde man die Ladung des Elektrons positv wählen, flössen augenblicklich alle elektrischen Ströme auf die andere Seite.