In diesem Abschnitt werden wir beschreiben, was Ladung, Strom und Spannung sind und was ihre wichtigsten Eigenschaften sind.

Ladung

Die Ladung hängt mit dem Gleichgewicht zwischen Protonen und Elektronen zusammen. Elektronen tragen eine negative Ladung, während Protonen eine positive Ladung tragen. Die kleinstmögliche Ladung ist die von einem Elektron getragene Ladung, die gleich 1,6x10^-19 Coulomb (C) ist. 1 Coulomb ist dann die Ladungsmenge, die von 6,25x10¹⁸ Elektronen getragen wird. Um dies zu vereinfachen, könnten wir sagen, dass 1 Coulomb die Ladung ist, die von dieser Menge an Elektronen getragen wird.

Strom

Strom (oder Stromstärke) ist die Bewegung von elektrisch geladenen Teilchen. Teilchen wie Elektronen sind elektrisch geladen. Wenn sich also Elektronen durch einen Leiter (zum Beispiel ein Kabel) bewegen, erzeugen sie einen elektrischen Strom. Die Einheit, mit der man Strom misst, ist das Ampere (A). 1 Ampere kann als 1 Coulomb pro Sekunde definiert werden, was bedeutet, dass an einem bestimmten Punkt (eines Kabels zum Beispiel) jede Sekunde 1 Coulomb Ladung durch einen bestimmten Punkt des Kabels fließt.

Spannung

Spannung kann definiert werden als die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei verschiedenen Punkten. Das elektrische Potential ist das Äquivalent zur potentiellen Energie für Elektrizität. Grundsätzlich kann die Spannung bewirken, dass sich elektrisch geladene Teilchen (d.h. Elektronen) bewegen (die potentielle Energie in kinetische Energie) umwandeln), und da die Bewegung von elektrisch geladenen Teilchen als Strom definiert werden kann, kann Spannung einen Strom verursachen. Spannung wird in Volt (V) gemessen. 1 Volt kann als 1 Joule pro Coulomb definiert werden. Das Joule ist die Einheit, mit der Arbeit gemessen wird (Arbeit als physikalisches Konzept, natürlich), wobei Arbeit das Maß für die Übertragung von Energie ist. In diesem Fall würde ein Strom von 9 Volt 9 Joule Energie pro Coulomb der Ladung erhalten.

Wenn man mit Stromkreisen arbeitet, kann man den Strom als die Anzahl der Elektronen verstehen, die in einer bestimmten Zeit durch einen Punkt gehen, während die Spannung die Menge an Energie ist, die diesen Elektronen zur Verfügung gestellt wird. Während die Spannung (Energie) von den elektrischen Komponenten eines Stromkreises (Glühbirne, Widerstand etc.) verbraucht wird, ist es der Strom nicht, die Elektronen verschwinden nicht, der Strom ist konstant, da die Anzahl der Elektronen, die durch das Kabel gehen, immer gleich ist, es ist die Energie in ihnen (Spannung), die sich ändert.

Abbildung 1: Visuelle Darstellung von Ladung, Strom und Spannung.