Jeder, der beabsichtigt, im Stromnetz eigene Schaltungen zu realisieren, muss über die dazu nötigen Kenntnisse verfügen. Die folgenden Informationen sollen Grundzüge dieses Wissens vermitteln.
Elektroleitungen sind meist nach festen Regel unsichtbar im Mauerwerk verlegt. Sie bestehen aus Kupferdrähten, sogenannten Leitern, die durch Kunststoffummantelungen vor gegenseitiger Berührung und Beschädigungen von außen geschützt sind.
Die Ummantelungen der Leiter haben unterschiedliche Farben, an denen man erkennen kann, welche Funktion der jeweilige Leiter hat und wo er angeschlossen werden muss.
Darauf verlassen, dass die Farben stimmen, kann man sich allerdings nicht. Besonders in Altbauten müssen sie nicht unbedingt so sein, wie es die Norm vorschreibt.
Man unterscheidet Außenleiter (auch Phasenleiter oder Phase genannt), Neutralleiter (auch Nullleiter genannt) und Schutzleiter (auch Erdleiter oder kurz Erdung genannt).
Außenleiter führen den Strom aus dem Netz zu einer Steckdose oder (meist über einen Schalter) zu einem Verbraucher. Sie haben eine braune oder schwarze Ummantelung. Das Kurzzeichen für einen Außenleiter ist das „L“.
Neutralleiter führen den Strom vom Verbraucher zurück ins Netz. Sie stecken in einem blauen Kunststoffmantel und werden mit „N“ abgekürzt.
Schutzleiter (PE oder PEN) leiten eventuell auftretende Fehlströme zur Erde ab.
Hierzulande weisen Elektroleitungen Wechselströme mit einer Spannung von 230 Volt auf. Der Körperkontakt mit einem unter Spannung stehenden Leiter ist lebensgefährlich.
Um stromführende Leiter von solchen ohne Strom zu unterscheiden, wird ein Spannungsprüfer benötigt.
In Haushalten verbreitet sind Schraubendreher mit einer Glimmlampe im durchsichtigen Griff. Berührt man mit der Hand die metallene Fläche im roten Kopf des Spannungsprüfers und stellt mit der blanken Spitze eine elektrisch leitende Verbindung zum Außenleiter her, leuchtet die Glimmlampe auf.
Doch Vorsicht, dieses Prüfverfahren gilt als unsicher, weil je nach Widerstand des berührenden Körperteils, die Glimmlampe unterschiedlich hell leuchten kann. Unter ungünstigen Umständen kann das Glimmen übersehen und ein stromführender Leiter als stromfrei fehlgedeutet werden. Gegner nennen ihn deshalb gern „Lügenstift“.
Sicherer erscheinen berührungslose Spannungsprüfer, die leider keiner Norm unterliegen und somit recht unterschiedlich aussehen können. Sie detektieren mittels eines Sensors die Feldstärke in unmittelbarer Nähe des Leiters und signalisieren das Vorhandensein einer Spannung sowohl optisch über eine Leuchtdiode als auch akustisch über einen Piepton.
Das Gerät wird über einen Druckknopf ein- und ausgeschaltet. Für den Betrieb ist eine Batterie erforderlich.
Führt man die Spitze des stromlosen Spannungsprüfers in die Anschlusslöcher einer Steckdose ein, löst nur der Außenleiter das typische Signal aus. Bei freiliegenden Leitungen, wie beispielsweise einer Verlängerungsschnur, kann durch die Isolierung hindurch ermittelt werden, ob sie unter Spannung steht oder nicht.
Beim Anschließen beweglicher Verbraucher ans Stromnetz werden Gefahren durch Verwendung genormter Stecker ausgeschlossen. Bei uns sind das Schuko- und Euro-Stecker.
Der Schuko-Stecker greift neben Außen- und Neutralleiter auch den Schutzleiter ab, der über zwei seitlich aus der Steckdose herausragende Kontakte zugänglich ist. Euro-Stecker stellen nur eine Verbindung zum Außen- und Neutralleiter her. Bei Geräten mit guter Isolation gegen Fehlströme genügt das den Anforderungen.
In den nachfolgenden Anleitungen ist das 230V Stromnetz oft mit einbezogen. Zum Verständnis der Zusammenhänge genügt es aber in der Regel, den Schüler*innen den Bereich experimentell zugänglich zu machen, der auf Kleinspannungen begrenzt ist. Nur unter Beachtung der einschlägigen Sicherheitsvorschriften sollte eine Einbindung in das 230V Stromnetz erfolgen. Solche Arbeiten dürfen nur von fach- und sachkundigen Personen durchgeführt werden.