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Strom – Grundlagen Supporting tagline

Was ist elektrischer Strom?

Elektrischer Strom transportiert Energie.

Elektrischer Strom ist bewegte Ladung, Elektronen sind Träger dieser Energie.

Übersicht

Grundlegende Begriffe

Stromstärke I*
Anzahl der Elektronen pro Sekunde.
Ladungsmenge Q
Spannung U
Abgegebene Energie pro Elektron.

Alternative Bezeichnungen: Energiemenge pro Ladungseinheit.

Energiemenge W
Elementarladung e
Kleinste Ladungsmenge pro Elektron.

Einheiten

U = V (Volt)

W = Nm/As

U = W = V = Nm/As

I = A (Ampere)

Q = As (Amperesekunde) = c

Leiter und Nichtleiter

  • Leiter haben eine hohe Leitfähigkeit für Strom.

  • Isolatoren (Nichtleiter) sind nicht oder nur wenig leitfähig.

  • Die Leitfähigkeit von Halbleitern ist stark temperaturabhängig.

Geeignete Materialien für Leiter sind vor allem Metalle. Diese Eigenschaft haben Metalle dadurch, dass ihre Elektronen in hoher Zahl frei beweglich sind.

Ladungsarten

Es gibt,

  • positive Ladungen – verursacht durch einen Elektronenmangel

  • und es gibt negative Ladungen – verursacht durch einen Elektronenüberschuss.

Schaltungen

Schaltungen können in zwei Varianten realisiert werden:

  • Reihenschaltungen
  • Parallelschaltungen

Reihenschaltungen werden verwendet, um die Spannung zu erhöhen.

Parallelschaltungen werden verewendet, um die Gesamtkapazität zu erhöhen.

Beispiel: Reihenschaltung

In folgendem Beispiel sind 3 Zellen mit jeweils 2 V abgebildet.

  • Durch die Reihenschaltung verdreifacht sich die Gesamtspannung auf 6 V.

Reihenschaltung

Beispiel: Parallelschaltung

Das Beispiel zeigt wieder eine Reihenschaltung (siehe oben) und zusätzliche eine Parallelschaltung.

  • Die Spannung verdreifacht sich wieder.

  • Zusätzlich werden die Einzelkapazitäten aufsummiert.

Parallelschaltung

Elektrolyse

Zerlegt Stoffe in ihre positive und negative Teilchen.

  1. Der entsprechende Stoff wird in Wasser aufgelöst.

  2. Elektrischer Strom wird durch Wasser geleitet.

  3. Ionen sammeln sich an Anode und Katode

Begriffe

  • Elektrode = Katode und Anode sind jeweils Elektroden.
  • Katode = Sammelt Ionen.
  • Anode = Sammelt Ionen.
  • Ion = geladenes Teilchen

Stromrichtung

  • technische Stromrichtung: Strom fließt von + nach -.
  • physikalische Stromrichtung: Strom fließt von - nach +-
    • “echte Stromrichtung”

Fragen

  • Ist die Energiemenge die Spannung aller Elektronen?

Anmerkungen

(*) Die Stromstärke I ist eine Grundgröße und gehört daher zum MKSA.

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Published

01 April 2013