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Physik · Elektrizitätslehre
Stromstärke als Ladung pro Zeit, I = Q/t in Ampere, technische Stromrichtung gegen den Elektronenfluss, Driftgeschwindigkeit und der einfache Stromkreis mit Wasseranalogie.
Die Stromstärke zählt, wie viel Ladung pro Sekunde durch einen Querschnitt fließt: I = Q/t. Sie misst die Ladung pro Zeit, nicht die Geschwindigkeit der Elektronen.
Ruhende Ladungen gehören zur Elektrostatik, bewegte zur Elektrodynamik. Ihr Maß ist die Stromstärke I: die Ladung Q, die pro Zeit t durch den Querschnitt eines Leiters fließt. Die Einheit ist das Ampere (A), eine SI-Basiseinheit.
I = Q / t1 A = 1 C/s; umgestellt Q = I · t
Beispiel: 3 A fließen 5 s lang, also Q = 3 A · 5 s = 15 C. Das sind etwa 9,4 · 10¹⁹ Elementarladungen. Ein Ampere entspricht rund 6,25 · 10¹⁸ Elektronen pro Sekunde.
Ladungsträger sind in Metallen die Elektronen des Elektronengases, in Salzlösungen Ionen. Gerichtet wandern sie nur, wenn eine Spannung anliegt und der Kreis geschlossen ist. → Ausführlich in: Elektrische Leiter
Die technische Stromrichtung läuft vom Plus- zum Minuspol. Man legte sie fest, bevor man Elektronen kannte. Die Elektronen selbst wandern vom Minus- zum Pluspol, also entgegengesetzt. Gerechnet wird mit der technischen Richtung.
Die Driftgeschwindigkeit der Elektronen ist winzig, in Kupferdrähten meist unter 1 mm/s. Das Licht geht trotzdem sofort an, weil sich das Feld fast mit Lichtgeschwindigkeit im ganzen Draht aufbaut und alle Elektronen gleichzeitig anschiebt.
Ein geschlossener Stromkreis braucht mindestens eine Spannungsquelle, einen Verbraucher und Leitungen. Ein Schalter unterbricht ihn oder schließt ihn, notwendig ist er nicht.
Das Wasserbild hilft: Die Pumpe ist die Spannungsquelle (U), der Wasserstrom der Strom I, die Verengung der Widerstand R. Wird die Verengung enger, fließt bei gleichem Pumpendruck weniger Wasser. Wie viel Strom fließt, sagt das Ohmsche Gesetz. → Ausführlich in: Ohmsches Gesetz
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Deine AufgabeIn welche Richtung driften die Elektronen, in welche zeigt die technische Stromrichtung?
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Deine AufgabeWas passiert mit dem Wasserstrom, wenn die Verengung enger wird – und was entspricht dem im Stromkreis?
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