Grundlagen: Stromstärke


Bastelseite Bauteile Formeln Grundlagen


Stromstärke

Formelzeichen: I
Einheit: A = Ampere


Definition

Unter der Bezeichnung der elektrischen Stromstärke versteht man die Bewegung von Leitungselektronen. Die Stärke "I" wird bestimmt durch die Anzahl der Ladungsträger (Elektronen / Ionen) die in einer bestimmten Zeit durch einen Leiter fließen.
Der Strom von 1 Ampere fließt durch einen Leiter, wenn 6,25 Trillionen Ladungen in einer Sekunde durchgedrückt werden. Durch ein elektrochemisches Verfahren, die Elektrolyse, kann man die bewegten Ladungsträger pro Sekunde durch Abwiegen des Niederschlags bestimmen

Ein elektrischer Strom hat die Stärke von 1 Ampere, wenn er aus einer Silbersalzlösung in einer Sekunde 1,118 mg Silber ausscheidet.
Dies wurde bereits 1898 per Gesetz als Einheit der Stromstärke festgeschrieben

Amperemeter


Da die Werte von 1 Ampere meist zu groß sind, findet Verwendung wie folgt:

1 Ampere=1 Ampere=1 A
1/1.000 Ampere=1 Milliampere=1 mA
1/1.000.000 Ampere=1 Mikroampere=1 µA


Messen der Stromstärke

Das Messgerät (Strommesser/Amperemeter) muß die Anzahl der durch den Leiter fließenden Ladungsträger beziffern.
Aus diesem Grund wird das Messgerät permanent in die Leitung geschaltet. Es ist unwesentlich an welcher Stelle das Messgerät eingebaut wird, da im gesamten Stromkreis der Strom immerzu gleich bleibt.

Messen der Stromstärke


Elektronengeschwindigkeit

Beim Stromfluß, z.B. ein Metalldraht, stoßen die bewegten Leitungselektronen mit den Metallatomen zusammen. Der Ladungsträger bewegt sich nur langsam, etwa 0,5 mm pro Sekunde.

Trotzallem glüht der Faden einer Lampe sofort auf, wenn sie eingeschaltet wird.

Glühfaden


Stellen wir uns den Draht mit seinen Elektronen als ein Rohr gefüllt mit Kugeln vor, so genügt eine kleine Kugel einzudrücken, daß am anderen Ende gleichzeitig eine Kugel herausfällt.

Die Kugeln selbst haben nur eine kurze Strecke ihres Durchmessers zurückgelegt.

Kugeln im Rohr


Bis zu 300.000 km/Sekunde erreicht die Signalgeschwindigkeit bei Rundfunkwellen. Dies entspricht praktisch der Lichtausbreitungsgeschwindigkeit.

Umgerechnet bedeutet dies, ein elektrischer Impuls legt in einer Sekunde circa die Strecke des siebenfachen Erdumfangs zurück!

7x Erdumfang

 

 

Stromarten

Gleichstrom: =
Wechselstrom: ∼


Nach der Bewegungsrichtung der Ladungsträger der Elektronen im Leiter differenziert man zwischen Gleichstrom und Wechselstrom.


 

Beim reinen Gleichstrom fließen die Ladungsträ konstant in einer gleich bleibenden Richtung bei unveränderlicher Stromstärke.

reiner Gleichstrom


 

Beim pulsierenden Gleichstrom ändert sich bei gleich bleibender Elektronenrichtung immer die Stromstärke.

pulsierender Gleichstrom


 

Beim Wechselstrom dagegen bewegen sich die Ladungsträger um ihre Ruhelage in wechselnder Richtung hin und her, wobei sich die Stromstärke laufend verändert.

Wechselstrom

 

 

Stromdichte

Formelzeichen: J
Einheit: I/A


Im Baumarkt fallen die unterschiedlichen Kabeldurchmesser auf. OK, die dickeren sind für 220 Volt, die dünneren zum Basteln. Leider stimmt das nicht ganz!
Nehmen wir einen geschlossenen Stromkreis mit einer d&unml;nnen Leitung und das gleiche mit einer dicken Leitung. Bei größerer Belastung (höhere Amperezahl) wird die dünne Leitung warm und die dicke Leitung nicht.

Die Dichte der bewegten Elektronen (Stromdichte) ist im dünnen Draht größer als im dicken Draht. Die steigende Stromdichte bestimmt die Erwärmung des Leiters/Drahtes. Die Stromdichte J bezeichnet das Verhältnis des Stromes durch die von ihm durchflossenen Fläche.

Die Stromdichte J bezieht sich auf 1 mm² des Querschnitts des Drahtes der gesamten Stromstärke.


    
Stromstärke I in Ampere
Stromdichte J in A/mm² = ----------------------------
    Leiterquerschnitt A in mm²

 

Elektrizitätsmenge
oder Elektr. Ladung

Formelzeichen: Q
Einheit: C = Coulomb

Fließt der Strom I über eine Zeit t kann diese Ladung ( auch Elektrizitätsmenge) berechnet werden.

Die Ladungsmenge eines Elektrons ist sehr klein und infolgedessen unbrauchbar.
Deswegen wird dafür die Menge von Ladungen eine größere Einheit benutzt:
1 Coulomb (C).
Es entsprechen etwa 6,25 Trillionen Ladungen einem Coulomb, was wiederum der Ladungsmenge entspricht, die in 1 Sekunde durch einen Leiter gedrückt werden muss, um den Strom von einem Ampere fließen zu lassen.

Einfacher gesagt: die Ladung Q ist das Produkt aus Strom und Zeit: Q = I * t = 1A * 1s = 1As = 1C
1 Coulomb ist gleich einem Ampere mal 1 Sekunde. Dies wird auch als 1 Amperesekunde bezeichnet, was wiedrum einem Coulomb entspricht.

oder: 1 Coulomb = 1 Ampere * 1 Sekunde     1 C = 1 As (Amperesekunde)

Hierfür gibt es auch größere Einheiten: die Amperestunde (Ah)
1 Ah  =  1 A * 3.600 s  =  3.600 As  =  3.600 C



Bastelseite Grundlagen Formeln


brixelweb.de