zum Directory-modus

Ladung, Strom und Spannung

Der elektrische Strom

Natürlich sehen wir beim obigen Wassermodell das Wasser nicht fließen, sondern nur aufgrund der Veränderung des Wasserstandes der beiden Gefäße schließen wir, dass eine gewisse Menge an Wasser vom linken Gefäß in das Rechte geströmt sein muss.

Es fließt also in der Zeit Δ t ein gewisses Volumen V einer Wassermenge und damit eine bestimmte Anzahl von Wassermolekülen durch die eingefärbte Querschnittsfläche A des Schlauches von links nach rechts. Das Wasservolumen berechnet sich durch V = A s , wobei s die Länge des Schlauchstückes beschreibt, welches die Wassermoleküle in der Zeit Δ t durchlaufen. Die Dichte n bezeichnet das Verhältnis der Anzahl der Wassermoleküle zum Volumen. Somit gilt für die Anzahl der Wassermoleküle N im Volumen V die Bezeichnung N = n V = n A s .

Das Schlauchstück s wird von einem Wassermolekül in der Zeitspanne Δ t mit der Geschwindigkeit v durchlaufen, das heißt, man kann die Anzahl der Wassermoleküle auch noch beschreiben durch N = n A v Δ t .

Abb.1

Wir definieren nun die Anzahl der Wassermoleküle pro Zeitspanne Δ t als Wasserstrom, also I Wasser = Anzahl der Wassermoleküle Zeitspanne = n A v Δ t Δ t = n A v .

Beim analogen Modell der Elektrizitätslehre ist eine gewisse Menge an Ladungsträgern, hier die Elektronen, im Draht von links nach rechts geströmt. Das bedeutet, dass die Elektronen, die sich im Volumen V befinden, durch die eingefärbte Querschnittsfläche A geflossen sind. Die Dichte n beschreibt wieder das Verhältnis der Anzahl der Elektronen zum Volumen. Somit gilt für die Anzahl der Elektronen N im Volumen V : N = n V = n A s , wobei s die Länge des Drahtstückes bezeichnet. Das Drahtstück s wird von einem Elektron in der Zeitspanne Δ t mit der Geschwindigkeit v passiert, somit kann man die Anzahl der Elektronen auch noch beschreiben durch N = n A v Δ t .

Wie wir wissen, hat ein Elektron die Ladung e . Daher lässt sich die gesamte Ladung Δ Q , die geflossen ist, durch Δ Q = e N = e n A v Δ t berechnen.

Abb.2
Der elektrische Strom
Fließt die Ladung Δ Q pro Zeitspanne Δ t , so definieren wir den dann fließenden elektrischen Strom als I = Δ Q Δ t = e n A v Δ t Δ t = e n A v . Die Einheit der elektrischen Stromstärke I ist 1 Ampere, genannt nach André Marie Ampere, wobei 1A = 1C 1s ist.

Die exakte Definition des Ampere und die speziellen Eigenschaften der Stromstärke folgen später.

Seite 5 von 12