Die Effekte des elektrischen Stroms
Der elektrische Strom wird definiert als die Menge an elektrischer Ladung, die pro Zeiteinheit übertragen wird. Er repräsentiert den Fluss von Elektronen durch leitende Materialien wie Metallschaltungen und andere elektrische Leitungen. Wenn elektrischer Strom durch leitende Materialien in einem geschlossenen Stromkreis fließt, treten verschiedene Effekte des elektrischen Stroms auf, darunter:
Der magnetische Effekt des elektrischen Stroms
Wenn Elektronen durch einen Leiter oder Draht fließen, erzeugen sie ein magnetisches Feld um den Leiter, das im rechten Winkel zum elektrischen Strom steht. Die Richtung des elektrischen Feldes wird durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt, die vom Wissenschaftler Ørsted entdeckt wurde. Dieses magnetische Feld findet Anwendung in der Herstellung verschiedener elektronischer und elektrischer Geräte.
Der chemische Effekt des elektrischen Stroms
Der chemische Effekt des elektrischen Stroms zeigt sich in chemischen Lösungen. Zum Beispiel wird bei der Verwendung einer Kupfersulfatlösung sowohl das positive Kupferion als auch das Elektron zur Stromleitung beitragen. Der Prozess der Stromleitung durch solche Lösungen wird Elektrolyse genannt; der positive Pol, der in der Lösung eintaucht, wird Anode genannt, während der negative Pol als Kathode bezeichnet wird.
Wenn elektrischer Strom durch eine chemische Lösung fließt, erfolgt eine Ionisation der Lösung in Ionen. Während des Elektrolyseprozesses können verschiedene chemische Erscheinungen auftreten, darunter:
- Die Ablagerung von Metallrückständen auf den in die elektrische Lösung getauchten Elektroden.
- Eine Veränderung der Farbe der chemischen Lösung.
- Die Bildung von Blasen in der Lösung.
- Die Freisetzung von Gas aus der Lösung.
Der thermische Effekt des elektrischen Stroms
Beim Fließen von elektrischem Strom durch Drähte und metallische leitfähige Materialien tritt ein Widerstand gegen die Bewegung der Elektronen auf, und dieser Widerstand wird in Wärmeenergie umgewandelt. Dadurch wird elektrische Energie in Heizenergie konvertiert, was das Funktionsprinzip vieler wichtiger Geräte wie solarbetriebene Heizungen, elektrische Heizgeräte und Toaster darstellt.
Der optische Effekt des elektrischen Stroms
Licht kann als eine Form des Widerstands in einem elektrischen Schaltkreis betrachtet werden. Wenn elektrischer Strom durch einen elektrischen Leiter mit hohem Widerstand fließt, beginnt die Temperatur des Leiters allmählich zu steigen, wodurch schließlich Licht in Form von Glühen erzeugt wird. Dies wird als optischer Effekt des elektrischen Stroms bezeichnet.
Der physiologische Effekt des elektrischen Stroms
Der biologische Effekt des elektrischen Stroms zeigt sich in mehreren Aspekten im menschlichen Körper, darunter:
- Innerliche Verbrennungen in den weniger resistenten Hautschichten, die, wenn sie nicht tödlich sind, schmerzhafte und langanhaltende Verletzungen verursachen können.
- Muskelkontraktionen, die durch eine externe elektrische Stimulation ausgelöst werden und zu unwillkürlichen, anhaltenden Muskelkontraktionen führen.
- Eine Unterbrechung der Atmung kann durch elektrischen Strom eintreten.
- Die Gefahr einer ventrikulären Flimmerns im Herzen, die zu unregelmäßigen Erschütterungen führt und den Blutfluss behindert; dies erfordert sofortige Korrektur, da es innerhalb kurzer Zeit lebensbedrohlich ist.
- Der elektrische Strom beeinflusst das Maß der neurologischen Stimulation, wobei die benötigte Stromstärke zur Stimulation der Muskeln von der Frequenz abhängt – je höher die Frequenz, desto geringer die Reaktion der neuromuskulären Zellen.