Elektrizität umfasst den gesamten Bereich elektrischer Installation, betrifft also in hohem Maße Arbeitsbereiche wie die Industrie und die Automobiltechnik. Wie die Berufsfelder unterschieden werden und was es noch mit der Elektrizität auf sich hat, erfahren Sie auf Elektriker.org.
Mit dem Wort Elektrik ist allgemein die Lehre von der Elektrizität gemeint. Diese umfasst den gesamten Bereich elektrischer Installation, also die Sicherstellung jeglicher Funktion auf Grundlage von Elektrodynamik und Elektrostatik. Das betrifft in hohem Maße Arbeitsbereiche wie die Industrie und die Automobiltechnik. Eine wesentliche Abgrenzung der Elektrik zur Elektronik besteht darin, dass sie sich auf die Bereitstellung von elektrischer Energie konzentriert. Im Zentrum steht hier also die Technik von Generatoren und Elektromotoren, die durch ihren Betrieb Elektrizität liefern. Der Bereich der Elektronik hingegen befasst sich, allgemein gesprochen, mit elektrischen Verbrauchern, deren elektronischen Bauelementen und Funktionen.
Elektrik – Naturphänomen und erste Nutzversuche
Phänomene der Elektrik oder Elektrizität waren den Menschen auch vor deren gezielter Nutzung durch moderne Technologien bekannt. Naturereignisse wie der Blitzschlag oder die elektrische Waffe des Zitteraals konfrontierten sie mit einer Kraft, die ihnen über Jahrtausende rätselhaft und bedrohlich erschien. Die Griechen gaben ihr erstmals einen Namen: „elektron“ nannten sie den elektrostatischen Bernstein – ohne zu wissen, dass dies den Wortstamm für eine der bedeutendsten Technologien menschlicher Zivilisation begründete. Einer umstrittenen archäologischen These zufolge experimentierten bereits die Parther und Römer mit Hilfe von in isolierten Tongefäßen eingelassenen Eisenstäben und Kupferzylindern mit der Elektrik. Die hierbei durch eine chemische Reaktion erreichte Spannung soll einen Wert von ca. 0,5 Volt erreicht haben.
Elektrik – Der lange Weg zur Steckdose
Wegweisende Entwicklungen der Elektrik hin zu einer sicheren Nutzung von Elektrizität ist zahlreichen Innovationen zu verdanken, deren Urheber sich in den Bezeichnungen der einzelnen Messparameter des elektrischen Stroms verewigt haben. So gründet James Watt 1774 eine Maschinenfabrik, in der die von ihm entwickelte Dampfmaschine für einen gleichmäßigen Energiestrom sorgt. 1827 tritt Allesandro Graf Volta mit einer ersten Theorie zu dem technischen Phänomen des elektrischen Stroms an die Öffentlichkeit und Georg Simon Ohm stellt 1826 das Ohm’sche Gesetz auf. Ein erster einfacher Elektromotor entsteht zwischen den Jahren 1810 bis 1839. Nach fast 40 Jahren transatlantischer Verlegearbeiten steht 1879 eine Telegrafenverbindung zwischen Europa und Amerika – und in Berlin erhellen ab 1882 die ersten Straßenlampen die Nacht. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts folgen jährlich neue Entwicklungen in der Elektrik und der Ausweitung des Stromnetzes, so dass 1911 im deutschen Reich bereits 2.320 Elektrizitätswerke eine Gesamtleistung von 2.260 Megawatt liefern.
Elektrik – Wie wird Energie zu Strom?
Ziel der Elektrik ist letztlich die Bereitstellung von allgemein nutzbarer Energie, also elektrischem Strom. Hierzu muss die von Kraftwerken gelieferte Energie in elektrische Energie für das Stromnetz umgewandelt werden. Dies geschieht mit Hilfe von Stromgeneratoren. Ihre Funktionsweise ist im Wesentlichen mit der von Fahrraddynamos vergleichbar. Die aus der Verbrennung von Kohle, Erdgas, Öl, Müll oder Biomasse, der Kernspaltung, der Wasser-, Wind- und Sonnenkraft gewonnene Energie wird mittels einer Turbine in eine Drehbewegung übersetzt. Diese treibt eine Spule an, die von einem U-förmigen Permanentmagneten von gleichmäßig verteilter +/– -Polung umschlossen ist. Auf der Drehachse ist hierbei ein sogenannter Kommutator angeschlossen, der von zwei Schleifern abgetastet wird. Durch dieses Verfahren kann dann die von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelte Energie über die Schleifer zu einem Verbraucher geleitet werden.
Elektrik – Der Elektromotor
Elektrik ist auch bei einem Elektromotor im Spiel, dessen Funktionsprinzip dem des Generators genau entgegengesetzt ist. In einem Elektromotor wird elektrische Energie in Bewegungsenergie umgesetzt. Diesen Transformationsprozess leistet ein elektromagnetischer Wandler – also eine elektrische Maschine. Durch die Ausnutzung der elektromagnetischen Wechselwirkung, auch elektromagnetische Induktion genannt, wird zumeist eine rotierende Bewegung erzeugt, die dann für den Betrieb zahlreicher Fahrzeuge und Maschinen genutzt werden kann. Gegenüber dem Verbrennungsmotor besitzt der Elektromotor zahlreiche Vorzüge, die ihn gerade im Rahmen von Diskussionen zu Umweltverträglichkeit und Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen besonders attraktiv machen. So besitzt diese auf Elektrik basierende Technologie einen enorm hohen Wirkungsgrad, mehr Fahrkomfort durch eine unterbrechungsfreie Drehmomentabgabe, deutlich kleinere Abmessungen, keine Emission sowie geringe Betriebskosten. Die Leistungsdauer elektromotorbetriebener Antriebssysteme ist jedoch immer auf die Speicherkapazität von Batterien angewiesen. Wegen zu geringer Betriebsdauer der Batteriezellen sind die durch einen Verbrennungsmotor betriebenen Systeme bisher noch im Vorteil. Gerade in den letzten Jahren hat die Speicherzellentechnologie jedoch deutliche Erfolge erzielt und so kann man davon ausgehen, dass auf reiner Elektrik basierende Energiesysteme zukünftig alte Technologien sukzessiv ablösen werden.
