Was Ist Der Unterschied Zwischen Gleichstrom Und Wechselstrom

Viele Menschen, die neu in Deutschland sind oder sich einfach mit Elektrizität beschäftigen, stoßen auf die Begriffe Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC). Obwohl beide Stromarten Energie übertragen, funktionieren sie grundlegend anders. Dieser Artikel erklärt die wesentlichen Unterschiede zwischen Gleichstrom und Wechselstrom, um Ihnen ein besseres Verständnis zu ermöglichen.

Was ist Gleichstrom (DC)?

Gleichstrom, abgekürzt DC (von englisch Direct Current), ist eine Stromart, bei der sich die elektrische Ladung nur in eine Richtung bewegt. Das bedeutet, dass der Stromfluss konstant und unverändert in eine Richtung verläuft. Stellen Sie sich einen Fluss vor, der immer in die gleiche Richtung fließt – das ist ein gutes Bild für Gleichstrom.

Eigenschaften von Gleichstrom

• Konstanter Stromfluss: Die Spannung und der Strom bleiben über die Zeit relativ konstant.
• Einseitige Bewegung der Elektronen: Die Elektronen bewegen sich immer vom negativen Pol zum positiven Pol.
• Einfache Speicherung: Gleichstrom eignet sich gut zur Speicherung in Batterien und Akkumulatoren.

Anwendungsbereiche von Gleichstrom

Gleichstrom findet in vielen Geräten Anwendung, die wir täglich nutzen:

• Batteriebetriebene Geräte: Taschenlampen, Mobiltelefone, Laptops und viele andere tragbare Geräte nutzen Gleichstrom, der von Batterien geliefert wird.
• Elektronische Geräte: Viele elektronische Schaltungen benötigen Gleichstrom, um korrekt zu funktionieren. Netzteile wandeln Wechselstrom oft in Gleichstrom um.
• Solarzellen: Solarzellen erzeugen Gleichstrom, wenn sie Sonnenlicht absorbieren.
• Elektrofahrzeuge: Viele Elektrofahrzeuge nutzen Batterien, die Gleichstrom liefern, obwohl der Motor selbst oft mit Wechselstrom betrieben wird (der dann durch einen Wechselrichter erzeugt wird).

Was ist Wechselstrom (AC)?

Wechselstrom, abgekürzt AC (von englisch Alternating Current), ist eine Stromart, bei der sich die Richtung des Stromflusses periodisch ändert. Die Elektronen bewegen sich nicht wie beim Gleichstrom kontinuierlich in eine Richtung, sondern pendeln hin und her. Stellen Sie sich eine Welle vor, die auf und ab schwingt – das ist ein gutes Bild für Wechselstrom.

Eigenschaften von Wechselstrom

• Periodische Änderung der Richtung: Der Stromfluss ändert seine Richtung in regelmäßigen Abständen. In Europa beträgt die Frequenz des Wechselstroms 50 Hertz (Hz), was bedeutet, dass der Strom 50 Mal pro Sekunde seine Richtung ändert.
• Sinusförmiger Spannungsverlauf: Die Spannung und der Strom folgen einem sinusförmigen Verlauf.
• Effiziente Übertragung über lange Distanzen: Wechselstrom kann durch Transformatoren leicht in höhere oder niedrigere Spannungen umgewandelt werden, was die Übertragung über große Entfernungen effizienter macht.

Anwendungsbereiche von Wechselstrom

Wechselstrom ist die am weitesten verbreitete Stromart in der Stromversorgung:

• Stromnetz: Das öffentliche Stromnetz, das unsere Häuser und Unternehmen mit Energie versorgt, nutzt Wechselstrom.
• Haushaltsgeräte: Die meisten Haushaltsgeräte wie Kühlschränke, Waschmaschinen, Fernseher und Lampen werden mit Wechselstrom betrieben.
• Industrielle Anwendungen: Viele industrielle Maschinen und Anlagen nutzen Wechselstrommotoren.
• Stromerzeugung: Kraftwerke (z.B. Kohlekraftwerke, Kernkraftwerke, Wasserkraftwerke) erzeugen in der Regel Wechselstrom.

Die wichtigsten Unterschiede im Überblick

Um die Unterschiede zwischen Gleichstrom und Wechselstrom besser zu verstehen, hier eine zusammenfassende Tabelle:

Warum wird Wechselstrom im Stromnetz verwendet?

Die Verwendung von Wechselstrom im Stromnetz hat historische und technische Gründe. Der Hauptgrund ist die Möglichkeit, die Spannung von Wechselstrom mithilfe von Transformatoren einfach und effizient zu ändern. Transformatoren ermöglichen es, die Spannung für die Übertragung über lange Distanzen hochzusetzen (Hochspannung), um Verluste zu minimieren, und sie dann am Zielort wieder herunterzusetzen (Niederspannung), um sie für den Endverbraucher sicher und nutzbar zu machen. Gleichstrom lässt sich nicht so einfach transformieren.

Die hohen Übertragungsspannungen (z.B. 220 kV oder 380 kV) reduzieren den Stromfluss für eine bestimmte Leistung, wodurch die Leitungsverluste (die proportional zum Quadrat des Stroms sind) erheblich verringert werden. Dies macht die Übertragung großer Energiemengen über weite Strecken wirtschaftlich.

Umwandlung von AC in DC und DC in AC

Obwohl Wechselstrom im Stromnetz dominiert, gibt es viele Situationen, in denen Gleichstrom benötigt wird, und umgekehrt. Daher gibt es Geräte, die eine Umwandlung zwischen den beiden Stromarten ermöglichen:

• Gleichrichter: Ein Gleichrichter wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um. Sie sind in Netzteilen von Computern, Ladegeräten für Mobiltelefone und vielen anderen elektronischen Geräten enthalten.
• Wechselrichter: Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Sie werden in Solaranlagen verwendet, um den von den Solarzellen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, der dann ins Stromnetz eingespeist oder für den Eigenverbrauch genutzt werden kann. Sie werden auch in unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) eingesetzt, um bei einem Stromausfall Batteriestrom in Wechselstrom umzuwandeln, um angeschlossene Geräte weiterhin mit Strom zu versorgen.

Fazit

Gleichstrom und Wechselstrom sind zwei unterschiedliche Stromarten mit jeweils eigenen Eigenschaften und Anwendungsbereichen. Gleichstrom fließt in eine Richtung und eignet sich gut für batteriebetriebene Geräte und elektronische Schaltungen. Wechselstrom ändert periodisch seine Richtung und wird hauptsächlich im Stromnetz und in Haushaltsgeräten verwendet, da er sich effizient über große Entfernungen übertragen lässt. Die Möglichkeit, Wechselstrom mithilfe von Transformatoren zu transformieren, ist ein wesentlicher Vorteil, der seine Verbreitung im Stromnetz erklärt. Durch das Verständnis der Unterschiede zwischen Gleichstrom und Wechselstrom können Sie die Funktionsweise vieler Geräte in Ihrem Alltag besser nachvollziehen.