Was ist elektrischer Strom? Zusammenfassend lässt sich sagen, dass elektrischer Strom die Flussrate von Elektronen ist, die durch einen Leiter fließen. Dieser einparametrige Stromkreis wird in Ampere (A) gemessen.
Was sind Elektronen
Elektronen sind ein Teilchen in der Molekülstruktur einer Substanz. Das klingt in der Elektrotechnik zu seltsam, also lassen wir diese Formalität für eine andere Gelegenheit weg. In der Elektrotechnik sind Elektronen Teilchen, die negative Ladungen tragen.
Wenn sich die Elektronen bewegen, bewegen sich auch die negativen Ladungen. Diese Bewegung nennen wir elektrischen Strom, die Bewegung von Elektronen. Wie stark sich die Elektronen bewegen, hängt vom Leiter, dem Widerstand oder der Impedanz und der Last im Stromkreis ab.
Ein Leiter ist ein Material, das in der Lage ist, elektrischen Strom oder Elektronen von einem Punkt zum anderen hin und her fließen zu lassen. Leiter bestehen hauptsächlich aus Metallen wie Kupfer, Eisen, Aluminium und Stahl.
Im Gegensatz zu einem Leiter ist ein Isolator nicht in der Lage, elektrischen Strom zu leiten, oder ein Material, das dem Elektronenfluss von einem Punkt zum anderen widersteht. Die häufigsten Beispiele für Isolatoren sind Kunststoff, Glas und Holz.
Was sind elektrische Ladungen?
Wie in der Psychologie beschrieben, sind Atome die kleinste Materie und bestehen aus Protonen, Elektronen und Neutronen. Wenn wir das wissen, können wir die Beziehung zwischen diesen und dem elektrischen Strom besser verstehen.
Elektronen sind negativ geladen (e) und haben eine Größe von 1,602 x 10-19. Um dies auszugleichen, trägt das Proton die gleiche Größe, aber eine positive Ladung.
Elektrische Ladung ist eine der grundlegendsten Größen eines Stromkreises.
Ladung ist ein Atomteilchen in einem elektrischen System, gemessen in Coulomb (C).
Um es nicht unnötig länger zu machen, folgen hier die wichtigsten Hinweise zu elektrischen Ladungen:
- Die größte Ladungseinheit ist Coulomb. Denn jede 1 C Ladung enthält 1/(1,602 x 10-19) = 6,24 x 1018 Elektronen.
- Aus dem Experimental Observatorium geht hervor, dass die einzigen Ladungen, die in der Natur vorkommen, ganzzahlige Vielfache der elektronischen Ladung e = -1,602 x 10-19 C sind.
- Das „Gesetz der Ladungserhaltung“ besagt, dass Ladung weder erzeugt noch vernichtet werden kann, sondern nur von einem Punkt zu einem anderen übertragen werden kann, wo sie in eine andere Energieform umgewandelt werden kann.
Beachten Sie die folgende Abbildung:
In welche Richtung strömt elektrischer Strom?
Theoretisch fließen Elektronen vom Negativen zum Positiven (da sie negative Ladungen tragen). Aber für herkömmliche Zwecke ist man sich weltweit einig, dass die Richtung des Stromflusses durch die positive Ladung Flussrichtung bestimmt wird, selbst wenn sich die Elektronen in die entgegengesetzte Richtung bewegen.
Eines muss man bedenken: Wenn der Stromkreis offen ist, fließen keine Elektronen, wir müssen den Stromkreis schließen.
Was sind elektrische Ströme
Was ist elektrischer Strom?
Ein elektrischer Strom ist ein Ladungsfluss (Elektronen), der durch einen elektrischen Leiter fließt und in Ampere (A) gemessen wird.
Dies kann in einer mathematischen Gleichung ausgedrückt werden, die die Beziehung zwischen elektrischem Strom, elektrischer Ladung und Zeit zeigt.
Dabei gilt:
i = elektrischer Strom (Ampere / A)
q = elektrische Ladung (Coulomb / C)
Aus der Gleichung können wir schließen, dass
1 Ampere entspricht 1 Coulomb / Sekunde
Um die Menge der elektrischen Ladung zu berechnen, können wir das Integral für beide Seiten verwenden.
Wenn wir uns die beiden obigen Gleichungen ansehen, können wir erkennen, dass die Menge an elektrischem Strom und elektrischer Ladung nicht an eine Funktion mit konstantem Wert gebunden ist.
Es gibt neben elektrischer Spannung und elektrischer Leistung auch zwei Arten von elektrischem Strom. Diese sind:
Ein Gleichstrom (DC) ist ein Strom, dessen Wert sich mit der Zeit ändert und der konstant bleibt. Er bleibt konstant, solange die Parameter im Schaltkreis nicht geändert werden.
Die folgende Grafik zeigt uns den konstanten Wert eines Stroms, eines Gleichstroms. Das Symbol für konstanten Strom oder Gleichstrom ist I.
Im Gegensatz dazu ist
Wechselstrom (AC) ein Strom, dessen Wert sich mit der Zeit ändert, da sein Wert von der Zeit (t) beeinflusst wird. Dieser elektrische Strom hat sowohl einen positiven als auch einen negativen Wert und fließt hin und zurück zur Versorgungsquelle.
Die folgende Grafik zeigt uns den mit der Zeit veränderlichen Wert eines Wechselstroms. Das Symbol ist i.
Die Grafik oben zeigt den häufigsten Wechselstrom, einen sinusförmigen Wechselstrom. Wir werden bei anderen Gelegenheiten andere Formen kennenlernen. Der entscheidende Punkt ist, dass sich die Werte mit der Zeit ändern und sowohl positive als auch negative Polaritäten haben.
Bedenken Sie, dass sowohl Gleich- als auch Wechselstrom unterschiedliche elektrische Messwerkzeuge erfordern.
Ohne Werkzeuge können wir den Strom mit einer Schaltungsanalyse berechnen, aber wir müssen zuerst die Knoten, Zweige und Schleifen verstehen.
Elektrischer Strom vs. Widerstand
Wenn Sie das Ohmsche Gesetz kennen, können Sie die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand verstehen. Dies ist die Grundlage der Analyse elektrischer Schaltkreise.
Da wir über elektrischen Strom sprechen, werden wir etwas über seine Beziehung zum Widerstand lernen.
Stellen Sie sich ein Rohr als Leiter in einem elektrischen Schaltkreis vor. Der Strom oder die Stromstärke ist der Wasserfluss. Je größer der Durchmesser unseres Rohrs, desto schneller fließt das Wasser. Mit anderen Worten: Weniger Widerstand führt zu mehr Durchfluss und umgekehrt.
Die Wassermenge ist die Spannung (V), die Durchflussrate des Wassers ist der Strom (I), während der Wasserhahn der Widerstand (R) ist. Wie schnell das Wasser fließt, hängt direkt davon ab, wie weit wir den Wasserhahn öffnen.
Spannungsquelle und Stromquelle sind aktive Elemente (da sie elektrische Energie erzeugen), während der Widerstand passiv ist (da er elektrische Energie absorbiert).
Beispiel für elektrischen Strom
Als Einstieg in das Konzept wollen wir uns die folgenden Beispiele für elektrische Schaltkreise ansehen:
1. Wie viele Ladungen haben 4.600 Elektronen?
Antwort:
Jedes Elektron hat -1,602 x 10-19 C. Somit haben 4.600 Elektronen -1,602 x 10-19 x 4.600 = -7,369 x 10-16 C.
2. Die Gesamtladung, die in einen Anschluss eintritt, beträgt q = 5t sin4πt mC. Berechnen Sie den Strom bei t = 0,5 s.
Antwort:
3. Berechnen Sie die Gesamtladung, die in einem Zeitraum von t =1 s bis t = 2 s in ein Terminal eindringt, wenn der Strom i = (3t2 – t) A beträgt.
Antwort:
Häufig gestellte Fragen
Was ist elektrischer Strom?
Elektrischer Strom ist die Flussrate von Elektrizität in einem geschlossenen Stromkreis und gibt die in Ampere (A) gemessene Menge an Elektrizität an, die im Stromkreis fließt. Je höher der Strom (A), desto mehr Elektrizität fließt im Stromkreis.
Was ist elektrischer Strom in einem einfachen Stromkreis?
Ein Stromkreis ist ein Pfad, auf dem Elektrizität durch mehrere elektrische Komponenten fließt. Ein Beispiel für einen einfachen Stromkreis besteht aus einer Spannungsquelle, Leitern und einem Widerstand. Dieser Stromkreis muss geschlossen sein, damit der Strom fließen kann.