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Ladung, Strom und Spannung

Definition des Stromes

Die elektrische Stromstärke ist eine Basisgröße, das bedeutet, sie ist von keiner anderen physikalischen Größe abgeleitet. Die Einheit der Stromstärke ist 1 Ampere, was mit 1 A abgekürzt wird, sie ist eine Basiseinheit.

Bis zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde zur Definition dieser Basiseinheit die chemische Wirkung des Stromes verwendet. Man legte fest, dass genau dann ein konstanter Strom von 1 Ampere fließt, wenn aus einer Silbernitratlösung in einer Sekunde genau 1,118 mg Silber an der negativen Elektrode angelagert werden. Allerdings ist diese Definition für die heutigen Ansprüche zu ungenau.

Zur internationalen Festlegung wird heute die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes herangezogen.

Die elektrische Stromstärke
Fließen durch zwei gerade, parallele und unendlich lange Leiter mit vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem Querschnitt, die einen Abstand von 1 m voneinander haben, Ströme gleicher Stärke, dann ist der Strom in jedem der beiden Leiter genau 1 Ampere (1 A ), wenn eine durch die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes hervorgerufene Kraft F pro Einheitslänge (1 m ) zwischen den Leitern von 2 10 7 N wirkt.
Abb.1

Hiermit kann man nun die Einheit der Ladung definieren:

Die Einheit der Ladung
Fließt ein Strom der Stärke 1 Ampere genau eine Sekunde lang, so ist eine Gesamtladung von einem Coulomb bewegt worden, es gilt also 1C = 1A 1s = 1As .

Die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes macht man sich auch zum Messen der elektrischen Stromstärke zu nutze:

Abb.2
Aufbau eines Drehspulinstrumentes

Ein stromdurchflossener Leiter erfährt im magnetischen Feld eines Permanentmagneten eine Kraftwirkung aufgrund der Wechselwirkung der magnetischen Felder. Aufgrund dieser Kraftwirkung wird in einem Drehspulinstrument auch eine drehbar gelagerte Spule im Magnetfeld eines Permanentmagneten abgelenkt. Um die Kraft zu messen, wird zusätzlich an der Drehspule eine Rückstellfeder angebracht. Der Drehwinkel der Spule stellt sich dann so ein, dass magnetische Kraft und Rückstellkraft im Gleichgewicht sind. Über den Drehwinkel kann dann mit Hilfe eines Zeigers und einer Skala eine Kalibrierung so vorgenommen werden, dass die Stromstärke in Einheiten von Ampere abgelesen werden kann.

Ein solches Messgerät, das die elektrische Stromstärke misst, bezeichnet man als Amperemeter.

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