Was ist der Unterschied zwischen Gleich und Wechselstrom?

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Was ist eigentlich der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom? Und wie entsteht Wechselstrom? Thomas Matter, CKW Energiewelt-Experte, klärt auf.

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Zugehörige Themengebiete (3)
Gleichstrom
Was ist der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom einfach erklärt?
Was ist besser gleich oder Wechselstrom?
Was kommt aus der Steckdose Gleichstrom oder Wechselstrom?
Wann braucht man Wechselstrom?

Bewegen sich Elektronen gerichtet, ist das «Strom». Bleibt diese Bewegungsrichtung über die Zeit konstant, spricht man von Gleichstrom. Wenn sich die Bewegungsrichtung periodisch ändert, handelt es sich um Wechselstrom.

Ob es sich um Wechsel- oder Gleichstrom handelt, hängt von der Produktion ab. Eine geladene Batterie zum Beispiel liefert Gleichstrom. Sie hat einen negativen und einen positiven Pol. Die positiv geladenen Ladungsträger fliessen nur vom Minus- zum Pluspol. Wird die Batterie falsch eingelegt, gibt es keinen Stromfluss – das Gerät funktioniert nicht.

Kraftwerke erzeugen Wechselstrom

Die meisten Kraftwerke erzeugen in den Generatoren Wechselstrom. Sie funktionieren wie ein Velo-Dynamo und nutzen das Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Dabei rotiert ein Magnet um eine Kupferspule herum. Dadurch ändert sich die Polarität mit jeder halben Drehung der Spule, da sich der Minus- und der Pluspol abwechslungsweise an der Spule vorbeibewegen. So entsteht Wechselstrom. Das Auf und Ab dieses Stroms von Plus zu Minus und wieder zu Plus während einer vollen Umdrehung wird als «Phase» bezeichnet.

CKW Energiewelt

Elektrische Energie hat viele verschiedene Facetten. In der CKW Energiewelt beleuchten wir sie auf spannende, unterhaltsame und verständliche Art.

Zugehörige Themengebiete (3)

Nachgefragt: Was ist der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom?

Das Stromnetz in Deutschland wird standardmäßig mit Wechselstrom betrieben. Aber was ist damit eigentlich gemeint – und inwiefern unterscheidet er sich von Gleichstrom?

Der Name ist hier Programm: Wechselstrom (auch: AC, alternating current) „wechselt“ die Polarität 100-mal pro Sekunde zwischen Plus- und Minuspol, 50-mal in jede Richtung. Er hat also eine Frequenz von 50 Hertz. Gleichstrom (auch: DC, direct current) hingegen wechselt die Polarität nicht – die Polarität bleibt „gleich“.

Beide Formen haben ihre eigenen Vorteile. Gleichstrom eignet sich zum Beispiel besonders gut dafür, große Strommengen über lange Strecken zu transportieren, da die Verluste bei der Übertragung sehr gering sind. Deshalb kommt er in Deutschland bislang vor allem im Offshore-Bereich vor, um die Energie von den weit vor der Küste auf See stationierten Windrändern an Land zu bringen.

Bei Wechselstrom hingegen lässt sich die Spannung mithilfe eines Transformators einfach und verlustarm in verschiedene Spannungsebene umwandeln. Das ist wichtig, da generell gilt: je höher die elektrische Spannung, desto geringer die Übertragungsverluste. Deshalb haben Höchstspannungsleitungen wie Wahle–Mecklar meist eine Spannung von 380 Kilovolt – viel zu hoch für den eigenen Toaster oder Fernseher. Mithilfe von Umspannwerken wird der Wechselstrom deshalb auf niedrigere Spannungsebenen gebracht, bis er bei uns am Ende mit bis zu 230 Volt aus der Steckdose kommt.

Unterschiedliche Stromarten gibt es viele. Aber welcher föhnt letztlich meine Haare trocken? Oder liefert meinem Smartphone den nötigen Saft? Unsere heutige Mission: halbvergessenes Physikwissen abstauben und Licht ins Dunkel bringen.

Gleichstrom

Elektronische Geräte und Geräte, die mit einem Akku betrieben werden, benötigen Gleichstrom. Dazu gehört das Smartphone als treuer Alltagsbegleiter ebenso wie die batteriebetriebene Fernbedienung für den Fernseher. Denn ja, auch Batterien sind letztlich nichts Anderes als einzelne Akkus*. Okay, Mini-Akkus mit einer Spannung von gerade einmal 1-4 Volt, aber mit dem Vorteil: Sie können zusammengeschaltet werden, um größere Spannungen zu erzeugen.

Zurück zum klassischen Akku: Gängige Spannungen für Akkugeräte sind unter anderem 12, 24 oder 36 Volt. Bei Elektroautos sieht‘s hingegen schon wieder ganz anders aus. Hier werden Akkus mit weitaus höheren Spannungen (bis zu 800 Volt!) eingesetzt.

Aus klassischen Steckdosen kommt Wechselstrom, der seine Richtung (Polung) 50 Mal pro Sekunde wechselt – was dieser Stromart ihren Namen gibt. Der Wechselstrom aus der Steckdose kommt aus dem Niederspannungsnetz und ist bereits auf 400 Volt Dreiphasenwechselstrom runtergeschraubt. Umgangssprachlich wird dieser Strom auch als Drehstrom, Kraftstrom oder Starkstrom bezeichnet. Der Dreiphasen-Wechselstrom kommt über fünf Leitungen zum häuslichen Stromzähler: Drei sogenannte Phasen sowie einen Neutral- und einen Erdleiter. Über vier Leiter (drei Phasen- und einen Nullleiter) kann der Strom fließen, der Erdleiter oder Schutzleiter dient – wie der Name schon sagt – zu unserem Schutz und sorgt dafür, dass wir keinen Stromschlag abbekommen.

230 Volt – die klassische Steckdose
Eine normale 230-Volt-Haushaltssteckdose hat nur drei Kontakte: Eine Phase sowie einen Null- und einen Erdleiter. Die meisten Hausgeräte werden über diese Art von Steckdosen gespeist. Der Strom fließt nur durch zwei Leitungen: Phase und Null, der Erdleiter dient wieder wozu? Genau, zu unserem Schutz. An der Haushalts-Steckdose sind die beiden Löcher Phase und Null, die sichtbaren und berührbaren Metallteile an der Seite sind der Schutzleiter (oder Erdleiter)
400 Volt – Wenn es etwas mehr sein muss
Geräte wie der Elektroherd brauchen eine höhere Leistung – sie werden deshalb direkt an den Dreiphasen-Wechselstrom angeschlossen. Beim Dreiphasen-Wechselstrom beträgt die Spannung zwischen den Phasen (also zwischen jeweils zwei Phasen) 400 Volt. Die Spannung der einzelnen Phasen zum Nullleiter beträgt 230 Volt. Da die Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist – willkommen zurück im Physikunterricht – entsprechend der Formel P = U x I , schließt man einen modernen Herd zwischen den Phasen an (400 Volt) und erhält so bei gleichem Strom mehr Leistung, als aus einer 230 Volt Steckdose.

Achso. Da war ja was. Zurück zur Eingangsfrage: Dein Föhn benötigt Wechselstrom und nimmt den Saft direkt und unverändert aus der Steckdose. Dein Smartphone und alles andere, was mit Akku ausgestattet ist, benötigt Gleichstrom. Wie’s funktioniert, dass beide Geräte über dieselbe Steckdose mit Strom versorgt werden und funktionieren? Integrierte Gleichrichter in den Netzteilen machen aus Wechselspannung Gleichspannung. Deshalb benötigst du Zuhause auch keine unterschiedlichen Steckdosen.

Zugegeben, um die Frage beantwortet zu haben, hättest du auch direkt zum letzten Abschnitt springen können. Aber hey, dann hättest du dein ganz persönliches Physikunterricht-Flashback (jay!) verpasst. Also – gern geschehen.

* Akkus können nach Benutzung wieder aufgeladen werden, Batterien sind nicht aufladbar.

Was ist der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom einfach erklärt?

Elektrischer Stromfluss liegt vor, wenn Ladungsträger (Elektronen, Protonen, Ionen) eine gerichtete Bewegung ausführen. Wenn die Bewegungsrichtung über die Zeit konstant bleibt, spricht man von Gleichstrom. Wenn sich die Bewegungsrichtung periodisch ändert, handelt es sich um Wechselstrom.

Was ist besser gleich oder Wechselstrom?

Für die Übertragung großer Strommengen über weite Strecken eignet sich Gleichstrom hoher Spannung besonders gut. Denn dann sind die Übertragungsverluste geringer als bei Wechselstrom – vor allem, weil für den Transport von Gleichstrom keine Blindleistung benötigt wird.

Was kommt aus der Steckdose Gleichstrom oder Wechselstrom?

Aus klassischen Steckdosen kommt Wechselstrom, der seine Richtung (Polung) 50 Mal pro Sekunde wechselt – was dieser Stromart ihren Namen gibt.

Wann braucht man Wechselstrom?

Generatoren erzeugen im Regelfall Wechselspannung. Dafür gaben die unübersehbaren Vorteile des Wechselstromes den Ausschlag: Muss elektrische Energie über große Entfernungen übertragen werden, wird Wechselstrom eingesetzt, weil dieser sich einfach auf hohe Spannungen transformieren lässt.