Grundgrößen

Anfangen will ich damit, die Begriffe Strom, Spannung und Widerstand zu erklären.
Dazu müssen wir erst einmal einen kleinen Abstecher in den Atomaufbau machen, der ein oder andere erinnert sich vielleicht noch.
Ein Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern und einer negativ geladenen Hülle. Im Kern befinden sich ungeladene Neutronen und positiv geladene Protonen. In der Hülle kreisen die viel kleineren, negativ geladenen Elektronen (e-) um den Atomkern. Atome haben das Bestreben die Ladung im Kern und in der Hülle möglichst im Gleichgewicht zu halten.

Mit elektrischem Strom (auch Stromstärke) bezeichnet man die Bewegung von Ladungsträgern. In unserer Anwendung sind es immer die Elektronen, die sich bewegen. Damit sich die Elektronen bewegen können, müssen in dem Stoff (z.B. Kupfer) freie Elektronen vorhanden sein. Diese Stoffe nennt man Leiter, darunter fallen alle Metalle.
Stoffe ohne freie Elektronen bezeichnet man als Nichtleiter und es fließt hierdurch kein Strom (bzw. vernachlässigbar klein).

Die Stromstärke gibt an, wie viele Elektronen in einer bestimmten Zeit durch einen Leiter fließen.

Das Formelzeichen für den elektrischen Strom (Stromstärke) ist das I. Gemessen wird der Strom in A für Ampère.

Man kann es sich so vorstellen, dass ein Elektron das nächste freie Elektron im Leiter anschiebt. Deshalb muss man nicht darauf warten, bis das Elektron am anderen Ende des Leiters heraus kommt. Schiebt man also eins nach, kommt auf der anderen Seite direkt eins raus. Dieser Vorgang geschieht immer (!) mit Lichtgeschwindigkeit.
Aus diesem Grund ist es auch (fast) egal, wie lang eine Leitung ist und wo sie entlang läuft.

Gern werden zur besseren Verständlichkeit Vergleiche mit Wasser gezogen. Der Leiter könnte einem mit Wasser gefüllten Rohr entsprechen und der Stromfluss dem fließenden Wasser.

Damit überhaupt Ladungsträger (die Elektronen) fließen können, muss Ladung getrennt sein, so dass die Atome das Bestreben haben diese Ladungsunterschiede auszugleichen.
Wie groß dieses Bestreben zwischen diesen Punkten ist, gibt die Spannung U an. Gemessen wird die Spannung in V für Volt.
Die beiden "Punkte", zwischen denen der Ladungsunterschied (Potentialunterschied) gemessen wird, nennt man auch Potentiale. Eine Spannung liegt also immer zwischen 2 Punkten an. Spannung "fließt" nicht, sondern "liegt an". Strom "liegt" nicht "an", sondern "fließt". Wichtig!

Verbindet man zwei Potentiale durch einen Leiter, so fließt Strom. Das ergibt einen Stromkreis, der immer geschlossen sein muss, sonst fließt kein Strom.
Die Spannung ist also die Ursache, der Stromfluss die Wirkung!

Wieder der Vergleich mit Wasser: die Spannung entspricht dem Wasserdruck, mit dem das Wasser durch das Rohr gedrückt wird.

Durch die Ladungstrennung herrscht an einem Potential "Elektronenmangel", an dem anderen "Elektronenüberschuss". Da Elektronen negativ geladen sind, ist der Pol mit Elektronenüberschuss der Minus-Pol, der andere Pol ist somit der Plus-Pol. Wenn Strom fließt, bewegen sich die Elektronen also vom Minus-Pol zum Plus-Pol. Jetzt wird sich der ein oder andere wundern "aber ich dachte der Strom fließt von Plus nach Minus?!". Das ist auch so halb richtig.
In der "physikalischen Stromrichtung" fließt der Strom von Minus nach Plus. In der Anwendung geht man aber einfach davon aus, dass der Strom von Plus nach Minus fließt. Diese Stromrichtung nennt man "technische Stromrichtung". Da es uns um die Anwendung geht, verwendet man in der Elektrotechnik die technische Stromrichtung.

Allein durch die Spannung fällt es schwer die Stromstärke zu bestimmen. Sie ist nämlich von einem weiteren Faktor abhängig, dem Widerstand.
Jeder Leiter (oder Nichtleiter) hat einen Widerstand. Fließt ein Strom durch einen Leiter, dann wird der Strom ein wenig an seinem Fluss gehindert. Wie stark der Leiter den Stromfluss behindert, gibt der Widerstand an.

Der Widerstand einer Leitung ist jedoch so gering, dass man ihn meistens vernachlässigen kann.

Er hat das Formelzeichen R (für Resistor) und wird gemessen in Ω für Ohm.
Je größer der Widerstand, desto weniger Strom kann fließen.

Beim Wasser: Der Widerstand könnte einem Schwamm entsprechen. Stopft man ihn in das Rohr, so kann zwar noch Wasser hindurch fließen, jedoch viel weniger. Je größer der Schwamm, desto weniger Wasser fließt.

Alle drei Größen stehen in einem festen Verhältnis zueinander, das man sich sogar selbst herleiten kann.

Spannung und Strom sind proportional zueinander. Das heißt mit steigender Spannung steigt auch der Strom.
(je mehr Wasserdruck, desto mehr Wasser fließt)
Also können wir uns erst einmal notieren:
I = U
Jetzt fehlt noch der Widerstand. Steigt dieser, sinkt der Strom. Er ist also antiproportional zum Strom. Daraus folgt
I = U / R
, was auch schon das ganze Ohmsche Gesetz wäre. Umgestellt ergeben sich auch Formeln für U und R:
U = R * I
R = U / I