Stromstärke I

Mit der Stromstärke befassen wir uns in diesem Artikel. Zunächst erhaltet ihr eine Definition der Stromstärke I, und dann geht es um die Berechnung der Stromstärke mit Hilfe von Spannung, Widerstand und Leistung. Dieser Artikel gehört zu unserer Sektion Physik bzw. Elektrotechnik.

Beginnen wir mit einer Definition der Stromstärke: Die Stromstärke gibt an, wie viel elektrische Ladung sich in einer Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters bewegt. Das entsprechende Formelzeichen ist ein großes (I). Man spricht daher manchmal auch von der Stromstärke I. Die Einheit ist 1 Ampere (1A).

Erklärung als Video:
Dieses Thema liegt auch als Video vor. In diesem wird erklärt, was man unter der Stromstärke zu verstehen hat und es werden Beispiele vorgerechnet.. Per Button kann auch in den Vollbildmodus gewechselt werden. Das Video ist auch direkt in der Sektion Elektrische Stromstärke Video aufrufbar. Bei Abspielproblemen hilft der Artikel Video Probleme.

Stromstärke berechnen

Wir kennen nun die Definition der Stromstärke. Sehen wir uns als nächstes an, wie man die Stromstärke mit Hilfe von Gleichungen berechnen kann. Hier gibt es zahlreiche verschiedene Möglichkeiten dies zu tun, abhängig von den vorhandenen Angaben. Die erste Gleichung beinhaltet Angaben zur Stromstärke, Ladung und Zeit.

Es gilt:

• "I" ist die Stromstärke in Ampere
• "Q" ist die Ladung in Coulomb
• "t" ist die Zeit in Sekunden

Beispiel:

Ein Strom von 0,5 A wird eine halbe Stunde lang aufrecht erhalten. Die bewegte Ladung ist zu berechnen.

Lösung: Wir setzen die Angaben in die Formel ein. Beachte: 1 As = 1 C.

Stromstärke mit Spannung und Widerstand

Sehen wir uns als nächstes den Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand an. Und damit sind wir beim Ohm'schen Gesetz, meist kurz als Ohmsches Gesetz bezeichnet. Hat man zwei dieser drei Angaben, kann man damit die Dritte berechnen.

• U = R · I

• "U" ist die Spannung in Volt, z.B. 1 V
• "R" ist der Widerstand in Ohm, z.B. 1 Ω
• "I" ist der Strom in Ampere, z.B. 1 A

Beispiel: Wir haben eine Spannung von 10 V und einen Widerstand von 2 Ω. Wie groß ist die Stromstärke?

Lösung: Wir erhalten die Stromstärke mit I = U : R, sprich I = 10 V : 2 Ω = 5 A.

Anwendung zum Ohmschen Gesetz:

Ich möchte euch hier noch eine Anwendung zum Ohmschen Gesetz zeigen. Dabei geht es um einen kleinen Stromkreis. Dieser beinhaltet eine Spannungsquelle, welche die benötigte Spannung erzeugt. Zu dem gibt es einen Widerstand und Kupferdrähte, welche die Spannungsquelle mit dem Widerstand verbinden. Bevor wir jedoch den Stromkreis zeigen, zunächst die drei dafür wichtigen Symbole.

Tabelle nach rechts scrollbar

Und dies alles wird nun zu einem kleinen Stromkreis zusammengebaut. Dies sieht dann wie folgt aus:

Wichtige Anmerkung: In der Elektrotechnik wird die Stromrichtung von "+" nach "-" angegeben. In der Physik ist dies meist umgekehrt. Das ist für Anfänger der Elektrotechnik äußerst verwirrend, aber so wird es (leider) gehandhabt. Da wir hier Dinge aus der Elektrotechnik besprechen, fließt der Strom von "+" nach "-" !

Der Strom fließt in diesem Bild somit "oben" aus der Spannungsquelle raus, den Leiter entlang durch den Widerstand, und über die beiden Ecken nach unten in den Minus-Anschluss der Spannungsquelle. Ansonsten gilt auch hier das Ohmsche Gesetz: U = R · I. In manchen Fällen schreibt man auch noch hin, wie groß der Widerstand ist, wie hoch die Stromstärke ist oder wie groß die Spannung ist.

Stromstärke Reihenschaltung oder Serienschaltung

Wir haben uns im letzten Abschnitt schon mit einem Widerstand in einem Stromkreis befasst. Nun wollen wir mehrere Widerstände hintereinander schalten. Dabei sprich man von Reihenschaltung oder Serienschaltung von Widerständen. Dies kann zum Beispiel so aussehen:

Meist nummeriert man die Widerstände durch. So auch hier im Beispiel geschehen. Man kann diese drei Widerstände auch zu einem einzigen Zusammenfassen. Dabei addiert man alle Widerstände: R_Gesamt = R₁ + R₂ + R₃. Ob man nun zwei, drei, vier oder mehr Widerstände hintereinander hat, spielt keine Rolle. Einfach alle zusammenaddieren und man hat den Gesamtwiderstand.

Beispiel:

Schauen wir uns dazu einmal ein kleines Beispiel an. Wir wollen den folgenden Stromkreis analysieren und berechnen, wie groß die Stromstärke ist:

Nehmen wir folgende Werte an: R₁ = 200 Ω, R₂ = 100 Ω, R₃ = 500 Ω und die Spannung ist 220 V. Die Frage lautet: Wie hoch ist die Stromstärke in dem Stromkreis? Dazu fassen wir zunächst die Widerstände zu einem Gesamtwiderstand zusammen. R_Gesamt = 200 Ω + 100 Ω + 500 Ω = 800 Ω. Und dies setzen wir in U = R · I ein. Dies liefert: 220 V = 800 Ω · I. Rechnet man das aus erhält man I = 0,275 A.

Stromstärke I durch elektrische Leistung

Man kann die Stromstärke I auch mit Hilfe der elektrischen Leistung berechnen. Die elektrische Leistung "P" - zum Beispiel an einem Widerstand - ist das Produkt aus Strom mal Spannung. Sie wird in Watt angegeben.

Beispiel: Wir haben eine Leistung von 100 Watt und eine Spannung von 10 Volt. Wie groß ist die Stromstärke?. Lösung: P : U = I und damit 100 W : 10 V = 10 A. Es würden in diesem Beispiel somit 10 Ampere fließen.

Es folgen drei Gleichungen um die elektrische Leistung noch zu bestimmen.

Elektrische Leistung Formel 1:

• Formel: P = U · I
• "P" ist die Leistung in Watt
• "U" Ist die Spannung in Volt
• "I" ist der Strom in Ampere

Elektrische Leistung Formel 2:

• Formel: P = I² · R
• "P" Ist die Leistung in Watt
• "I" ist der Strom in Ampere
• "R" ist der Widerstand in Ohm

Elektrische Leistung Formel 3:

• Formel: P = U² : R
• "P" ist die Leistung in Watt
• "U" ist die Spannung in Volt
• "R" ist der Widerstand in Ohm

In die drei Formeln könnt ihr nun die entsprechenden Angaben einsetzen. Teilweise benötigt man auch noch das Ohmsche Gesetz (U = R · I) um weitere Größen zu bestimmen.

Links:

• Zu den Übungen Stromstärke
• Zur Elektrotechnik-Übersicht
• Zur Physik-Übersicht