Elektrizität: Das Maus - Käse Modell.

Steve Wirt aus den USA stellt hier ein sehr bildhaftes Modell für Elektrizität, das Maus - Käse Modell, vor, mit dem man Begriffe in der Elektrizitätslehre anschaulich machen kann.
Man sollte dieses Modell nicht zu wörtlich nehmen, es ist sehr einfach und fachlich vielleicht auch nicht immer ganz korrekt - man kann sich von ihm aber durchaus anregen lassen!

Alle Gegenstände bestehen aus Molekülen und Atomen mit positiven und negativen Ladungen.
Die positive Ladung ist an Masse (den Atomkern, das Kristallgitter) gebunden, und kann sich normalerweise nicht frei bewegen.
Die negative Ladung (die Elektronen) hat fast keine Masse und kann sich durch Leiter relativ frei bewegen.

Negative Ladungen werden von den positiven Ladungen angezogen, ungefähr so, wie Mäuse von Käse angezogen werden.
Immer wenn es eine Anziehung zwischen Objekten gibt, können wir sie dazu benutzen die Objekte Arbeit verrichten zu lassen. Die negativen Ladungen (Mäuse) werden gerne arbeiten, wenn sie dafür nur zu dem Käse (den positiven Ladungen) gelangen können.

Spannung:

Die Menge der Arbeit, die jede Ladung (Maus) verrichten wird, während sie durch den "Stromkreis" läuft. Man kann das auch als Impuls oder Antrieb verstehen oder als Maß dafür, wie "hungrig" die Mäuse sind.

Stromstärke:

Die Anzahl der Ladungen (Mäuse), die einen bestimmten Punkt in jeder Sekunde passieren.

Widerstand:

Das was den Fluß der Ladungen (die Bewegung der Mäuse) verlangsamt oder bremst, jedes Gerät das die Ladungen (Mäuse) dazu zwingt Arbeit zu verrichten.

Spannung und Stromkreis.

Dieses Bild entspricht zwei geladenen Polen. Zwischen ihnen gibt es eine Spannung (Verlangen der Maus nach Käse), aber es fließt kein Strom, weil es keine leitende Verbindung zwischen ihnen gibt. Die Ladung (Maus) hätte zwar die Fähigkeit zu arbeiten, aber es gibt keine Möglichkeit Arbeit zu verrichten (zum Käse zu gelangen).

Hier gibt es einen (leitenden) Weg. Die Maus (das Elektron) wird gerne im Laufrad (dem elektrischen Gerät) Arbeit verrichten um zum Käse (positiven Pol der Quelle) zu gelangen.

Verschiedene Spannungsquellen im Maus-Käse Modell.

Die Batterie ist "leer", wenn alle negativen Ladungen durch den Stromkreis gelangt sind und die positiven Ladungen erreicht haben.

Stromleitung und elektrische Sicherheit im Maus-Käse Modell.

1,5 Volt Batterie.

Wenn wir das vom Blickpunkt der Gefahren elektrischer Quellen für uns betrachten, dann sind die Mäuse (Elektronen) einer Monozelle nicht "hungrig genug" um durch deinen Körper auf die andere Seite der Batterie zum Käse (den positiven Ladungen) zu gelangen. Daher kannst du beide Batteriepole anfassen ohne dich in Gefahr zu bringen, oder überhaupt etwas zu spüren.

4,5 Volt Taschenlampenbatterie.

Die "Mäuse" (Ladungen) in einer 4,5 Volt Batterie sind nicht "hungrig" (energiereich) genug, um durch trockene Haut zum anderen Pol der Batterie zu gelangen, ... aber wenn du die Batteriepole mit der feuchten Zunge berührst, fühlst du, wie die Elektronen (Mäuse) zum positiven Pol der Quelle (Käse) gelangen. Der Widerstand deiner Zunge ist kleiner als der Widerstand der trockenen Haut.

Die Steckdose.

Wenn du nur die "Mäuseseite" einer Steckdose alleine berührst (wir nennen das den geerdeten Pol, oder Nullleiter) wirst du nichts spüren, weil die "Mäuse" nichts von dem "Käse" (oder der Katze) auf der anderen Seite spüren.

Wenn du jedoch beide Pole der Steckdose ( die "Mäuseseite" und die "Käse-/Katzenseite") gleichzeitig anfasst, werden die "Mäuse" durch deinen Körper zum "Käse" hinrennen, oder - ebenfalls durch deinen Körper - vor der "Katze" flüchten.
Diese Erfahrung kann durchaus tödlich sein!
Der Körper hat nämlich den Reflex, dass sich die Muskeln verkrampfen wenn Ladung durch den Körper fließt. Wenn das der Herzmuskel ist, schlägt dein Herz unkontrolliert oder bleibt stehen. Du stirbst an einem "Stromschlag".

Wenn du nur die "Käse-/Katzeseite" der Steckdose berührst, kann dies auch gefährlich sein, denn in deinem Körper gibt es auch negative Ladungen (Mäuse). Der "Käse" würde diese Ladungen anziehen und die "Katze" würde die Ladungen wieder in deinen Körper zurückjagen.
Viele "Mäuse" würden sogar durch deine Füße zur Erde "vor der Katze fliehen", oder sich auf dem gleichen Weg vom "Käse" anziehen lassen.

Weil dieser Pol, der Steckdose schon für sich alleine gefährlich ist (es muß nicht immer der rechte Anschluß sein!) nennt man ihn auch "Phase", oder im Englischen sehr treffend "HOT" - den "heißen", gefährlichen Anschluß der Steckdose!

Mit der Maus-Käse Analogie kann man viele Aspekte der Elektrizität anschaulich machen. Wenn du mit einem Problem in der Elektrizitätslehre einmal nicht weiter kommst, versuche es einmal mit dem Maus-Käse Modell.

© der Grafiken und der Idee, 1998 Science Joy Wagon

Fußnote: "So ein Käse....."

Man sollte es kaum glauben: selbst die angesehene Süddeutsche Zeitung beschäftigt sich mit den Physik-Seiten des Landesbildungsservers Baden-Württemberg!
Im "Streiflicht" der Deutschland-Ausgabe vom 9.9.2006 wird auf diese Seite Bezug genommen.

Die "Süddeutsche" zitiert darin David Holmes, Tierverhaltensforscher an der Uni Manchester, der zu dem Ergebnis kommt, dass Mäuse zuckerhaltige Nahrung - oder doch wenigsten Speck - dem Käse vorziehen. Seinen Ergebnissen ist sicher kaum zu widersprechen.

Indessen gibt es in der französichen Sprache die Redensart "Wie die Ratte im Käse sitzen". Was sollte französische Ratten hinsichtlich ihrer bevorzugten Nahrung von französischen Mäusen unterscheiden?
Weiterhin haben Mitarbeiter des Landesbildungsservers auch schon im Hinterland des Bodensees erfolgreich Mäuse mit Käse gefangen.
Wenn amerikanische, französische und baden-württembergische Mäuse dem Käse durchaus zugetan sind, warum dann nicht auch die englischen Mäuse??

Wir wagen es ja kaum auszusprechen: vielleicht liegt es ja gar nicht an den Mäusen, sondern am englischen Käse?

Immerhin befindet sich der ursprüngliche Autor dieser Seite, Steve Wirt aus den USA, mit seinem "Irrtum" in bester Gesellschaft: auch in der bekannten Äsopschen Fabel vom Raben und dem Fuchs streiten beide um ein Stück Käse, obwohl Käse für beide nicht zur bevorzugten Nahrung gehört.

Wer es also unbedingt mit der "Süddeutschen" und David Holmes halten möchte, der sollte für sich einfach "Käse" durch "Speck" ersetzen. Aus Gründen des Copyright machen wir das nicht.

Für die physikalischen Aussagen, die dieses Modell vermitteln möchte, spielt es auch keine Rolle, ob Mäuse Speck oder Käse attraktiver finden.

Davor, das Modell allzu wörtlich zu nehmen, wurde der Leser ja bereits gewarnt ;-)