Gefährlich ist der Strom, der durch den Körper fließt. Wie viel fließt, sagt das Ohmsche Gesetz: $I = U / R$. Der Körper hat einen Widerstand. Er ist bei trockener Haut groß und bei nasser Haut viel kleiner. Bei gleicher Spannung fließt dann mehr Strom.

Ungefähre Werte für Wechselstrom aus der Steckdose. Die Wirkung hängt von der Person, vom Weg durch den Körper und von der Dauer ab:

Als Kleinspannung gelten Spannungen bis etwa 50 V Wechselspannung und etwa 120 V Gleichspannung. Unter normalen Bedingungen sind sie ungefährlich. Darum arbeiten Schulversuche mit Batterien und Netzgeräten, nie mit der Steckdose.

Ein Kurzschluss entsteht, wenn die beiden Leitungen einer Stromquelle ohne Verbraucher direkt verbunden werden. Das passiert zum Beispiel, wenn die Hülle eines Kabels beschädigt ist und sich die blanken Drähte berühren. Der Widerstand des Weges ist dann sehr klein, die Spannung bleibt aber gleich. Nach $I = U / R$ wird die Stromstärke sehr groß. Angenommen, der Widerstand ist 0,5 Ω: Bei 230 V fließen dann 230 / 0,5 = 460 A. Das ist mehr als tausendmal so viel wie durch eine Glühlampe mit 60 W. Die Leitungen werden heiß, und es droht ein Brand.

Eine Überlastung ist etwas anderes: Hier hängen zu viele Geräte an einem Stromkreis. Geräte im Haushalt sind parallel geschaltet, und nach der Knotenregel addieren sich ihre Stromstärken. Die Leitung muss dann mehr Strom führen, als sie verträgt, und wird zu heiß.

Eine Sicherung schützt die Leitung vor zu großem Strom. Sie ist in Reihe in den Stromkreis eingebaut, sodass der ganze Strom durch sie fließt. Wird der Strom größer als ihr Nennstrom, unterbricht sie den Stromkreis, bevor die Leitung zu heiß wird. Es gibt zwei Bauarten:

• Bei der Schmelzsicherung schmilzt ein dünner Draht durch. Danach muss man sie ersetzen.
• Ein Leitungsschutzschalter, auch Sicherungsautomat, schaltet bei zu großem Strom von selbst ab. Du schaltest ihn wieder ein, nachdem die Ursache beseitigt ist.

Der Nennstrom ist auf die Leitung abgestimmt. In Wohnungen sind Steckdosenstromkreise häufig mit 16 A abgesichert. Eine Sicherung darf man nie überbrücken oder durch einen Draht ersetzen, sonst schützt sie die Leitung nicht mehr.

Manche Geräte haben ein Metallgehäuse, zum Beispiel Waschmaschine und Herd. Verliert im Inneren eine Leitung ihre Isolierung und berührt das Gehäuse, steht es unter Spannung. Wer es anfasst, bekommt einen Schlag.

Der Schutzleiter (grün-gelbe Ader) verbindet das Gehäuse mit der Erde. Er ist an den Schutzkontakt der Steckdose angeschlossen. Bei diesem Fehler fließt ein großer Strom durch den Schutzleiter ab, denn sein Widerstand ist viel kleiner als der deines Körpers. Beide Wege liegen parallel, und der Strom nimmt fast ganz den Weg mit dem kleinen Widerstand. Der große Strom lässt die Sicherung auslösen, und das Gehäuse ist wieder spannungsfrei. Viele Geräte mit Kunststoffgehäuse sind schutzisoliert und brauchen keinen Schutzleiter.

Der FI-Schutzschalter (Fehlerstrom-Schutzschalter) vergleicht den Strom, der ins Gerät fließt, mit dem Strom, der zurückkommt. Nach der Knotenregel müssen sie gleich sein. Fließt ein Teil über einen Menschen zur Erde ab, schaltet der FI meist schon ab etwa 30 mA in einem Bruchteil einer Sekunde ab.

Ein Stromkreis für Lampen und Steckdosen führt drei Leitungen:

• Der Außenleiter (Ader meist braun oder schwarz) hat gegenüber der Erde 230 V.
• Der Neutralleiter (blaue Ader) ist der Rückweg. Gegenüber der Erde hat er fast keine Spannung.
• Der Schutzleiter (grün-gelbe Ader) schützt, wie oben beschrieben.

Zwischen Außenleiter und Neutralleiter liegen 230 V. Berühre trotzdem keine der beiden Leitungen. Lampen, Steckdosen und Geräte sind parallel an diese beiden Leitungen angeschlossen. Jedes Gerät bekommt die volle Spannung, und ein ausgeschaltetes Gerät stört die anderen nicht. Der Schalter einer Lampe liegt in Reihe mit der Lampe, und zwar im Außenleiter. Dann ist die Fassung spannungsfrei, wenn der Schalter aus ist.

Das Haus hat mehrere Stromkreise, zum Beispiel für Küche und Wohnzimmer, jeder mit eigener Sicherung im Sicherungskasten. Löst eine aus, fällt nur ein Teil des Hauses aus.

Bei Gleichstrom fließt der Strom immer in dieselbe Richtung, und die Spannung bleibt gleich. Das liefern Batterien, Akkus und Solarzellen. Zeichnest du die Spannung gegen die Zeit, ergibt sich eine waagerechte Linie.

Bei Wechselstrom wechselt der Strom ständig seine Richtung, und die Spannung wechselt zwischen Plus und Minus. Zeichnest du sie gegen die Zeit, ergibt sich eine Wellenlinie. Die Steckdose liefert Wechselstrom mit 50 Hz. Hertz (Hz) heißt „je Sekunde“. 50 Hz bedeuten 50 Hin-und-Her-Schwingungen in jeder Sekunde. Der Strom wechselt dabei in jeder Sekunde 100-mal die Richtung. Die Elektronen im Draht schwingen hin und her und kommen kaum voran. Die Energie gelangt trotzdem zum Gerät.

Die 230 V sind ein Rechenwert für die Heizwirkung. Der Höchstwert der Spannung ist größer, etwa 325 V. Ein Handy braucht Gleichstrom. Das Ladegerät wandelt den Wechselstrom aus der Steckdose darum in Gleichstrom um. Das Stromnetz nutzt Wechselstrom, weil sich seine Spannung mit einem Transformator leicht verändern lässt. Das lernst du später.