Der Geek-Atlas (German Edition)

ist eine einfache Sache. Diese Form der Elektrizität wird von Batterien bereitgestellt. In einem Gleichstrom-Kreis
     fließt Elektrizität nur in einer Richtung – beispielsweise vom positiven Pol einer Batterie durch den Schaltkreis hin zum
     negativen Pol. Wechselstrom ändert seine Richtung zyklisch, üblicherweise in Form einer Sinuswelle ( Abbildung 30.2 ).
    Abbildung 30.2 Zeitlich variierender Wechselstrom
    Beim Wechselstrom verändert sich die Spannung mit der Zeit von einem positiven Maximum zu einem negativen Minimum. Um Wechselstrom
     zu erzeugen, lässt man einfach einen Magneten um zwei Spulen rotieren. Die Spannung ändert sich, während der Magnet rotiert.
     Da der Magnet die Spulen nicht berührt, sind Wechselstromgeneratoren einfach und zuverlässig. Gleichstromgeneratoren benötigen
     hingegen einen komplexeren Mechanismus mit rotierenden Bürsten. Diese berühren dann Metallkonnektoren, die wiederum verwendet
     werden, um die Richtung des Stroms zu ändern und die positive Ladung zu erhalten.
    Beim Wechselstrom ist es nicht sonderlich schwierig, die Spannung über einen Transformator ( Abbildung 30.3 ) zu ändern. Ein einfacher Transformator besteht aus zwei Spulen, die durch Luft oder irgendein ferromagnetisches Material,
     z. B. einen Eisenstab, voneinander getrennt sind. Weil die Spannung variiert, erzeugt sie um die betreffende Spule ein magnetisches
     Feld, das sich jeweils entsprechend ändert. Dieses magnetische Feld induziert einen Wechselstrom in der anderen Spule. Das
     Verhältnis der Drahtwindungen der beiden Spulen zueinander bestimmt die Änderung der Spannung (und des Stroms) im Transformator.
    Abbildung 30.3 Wechselstrom-Transformator
    Doch der größte Vorteil des Wechselstroms ist die Stromübertragung. Da die Wechselspannung über Transformatoren erhöht oder
     verringert werden kann, kann man die für eine bestimmte Situation beste Spannung wählen (siehe Abbildung 30.4 ). Bei der Stromübertragung kann also eine sehr hohe Spannung gewählt werden, die dann über einen Transformator wieder verringert
     wird, bevor sie den Haushalt erreicht. Generatoren im Kraftwerk können Strom mit geringerer Spannung, als sie dann in der
     Stromleitung vorliegen soll, erzeugen, die dann erhöht wird, bevor sie zu einem anderen Transformator übertragen wird.
    Abbildung 30.4 Stromübertragung mittels Wechselstrom
    Der Leistungsverlust innerhalb des Kabels ist proportional zum Quadrat des Stroms. Deshalb ist es so nützlich, dass die Spannung
     so einfach geändert werden kann. Indem man die Spannung erhöht (auf hunderte oder tausende Volt) und gleichzeitig den Strom
     verringert, kann der Strom über große Entfernungen übertragen werden. Er kann dann wieder in kleinere Spannungen (und stärkeren
     Strom) umgewandelt werden, bevor er die Haushalte erreicht.
    Wechselstrom kann über einen einfachen Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt werden. Kleine Elektrogeräte (wie Handys)
     arbeiten üblicherweise mit Gleichstrom. Die dazugehörigen Netzteile wandeln den Wechselstrom in niedrige Spannungen und gleichzeitig
     in einen Gleichstrom um.
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    In den USA war Tesla in Edisons Labor tätig, und überarbeitete dort dessen Gleichstromgeneratoren und –motoren. Meinungsverschiedenheiten
     bezüglich seines Gehalts und der erfolglose Versuch, Edison für die Generierung von Wechselstrom zu interessieren, führten
     schließlich zum Bruch.
    Später stritten Tesla und Edison erbittert und öffentlich über Wechsel- bzw. Gleichstrom. Tesla hatte sich mit dem Unternehmer
     George Westinghouse zusammengetan, um Wechselstrom-Kraftwerke zu bauen, während Edison am Gleichstrom festhielt. Edison versuchte
     zu beweisen, wie gefährlich Wechselstrom sei. Dazu ließ er Hunde, Katzen, Pferde, Rinder und sogar einen Elefanten mittels
     Wechselstrom töten.
    Letztlich behielt Tesla recht: Wechselstrom ist einfacher zu erzeugen (die Generatoren sind einfacher, billiger und zuverlässiger),
     er kann über wesentlich längere Strecken übertragen werden (Gleichstrom ist auf kurze Strecken beschränkt und verlangt Kraftwerke
     in der Nähe der Verbraucher), und die Spannung kann über einen einfachen Transformator umgewandelt werden.
    Doch Teslas Erfindungen beschränkten sich nicht auf Wechselstrom. Zusammen mit Marconi gilt er als Erfinder des Radios (siehe Kapitel 62 ). Außerdem arbeitete er an der drahtlosen Übertragung von Elektrizität, an Fernbedienungen, VTOL-Luftfahrzeugen für