Elektrischer Strom und elektrische Stromstärke

Elektrischer Strom

Wir kennen inzwischen die Wirkungen von elektrischem Strom und wissen, welche Stoffe elektrischen Strom leiten.

Elektrischer Strom ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Doch was ist eigentlich elektrischer Strom?

Im letzten Abschnitt hast Du die Arten und Eigenschaften elektrischer Ladungen kennengelernt. Die Ladungen sind an Protonen und Elektronen gebunden. Man nennt Protonen und Elektronen daher auch Ladungsträger.

Elektronen sind negativ geladen, Protonen sind positiv geladen. Ein Körper, der mehr Elektronen enthält als Protonen (Elektronenüberschuss), ist negativ geladen. Hat er weniger Elektronen als Protonen (Elektronenmangel), so ist er positiv geladen.

Da sich ungleichnamige Ladungen sowie ungleichnamig geladene Körper gegenseitig anziehen, führt ein Ladungsungleichgewicht (Elektronenmangel oder -überschuss) immer dazu, dass sich die Ladungen ausgleichen wollen und sich bewegen, wenn sie denn können. Das ist offensichtlich nur in elektrischen Leitern der Fall.

Da Protonen an die Atome gebunden sind (sie befinden sich im Atomkern), können es nur die Elektronen sein, die sich im Leiter bewegen. Das gilt zumindest für feste Leiter. In Flüssigkeiten, wenn es zu einer chemischen Reaktion kommt, können sich auch positive Ionen (das sind Atome, denen ein oder mehrere Elektronen fehlen) bewegen.

Unter elektrischem Strom versteht man also die Bewegung von Ladungsträgern, wobei diese sich alle in eine Richtung bewegen (streng genommen sind Protonen und Elektronen aufgrund der Brown’schen Bewegung ständig in Bewegung, diese Bewegung ist jedoch völlig ungeordnet).

Die folgende Abbildung stellt modellhaft einen Abschnitt eines Leiters dar, in dem sich die Elektronen nach rechts bewegen:

Stromrichtung

André-Marie Ampère (1775 – 1836) legte (willkürlich) in Anlehnung an die Elektrolyse zur Zersetzung von Wasser die Stromrichtung fest.

Die Amperesche Definition der Stromrichtung, die auch als technische Stromrichtung bezeichnet wird, lautet:

Der elektrische Strom fließt vom “+”Pol zum “-“Pol.

Da Elektronen aufgrund ihrer negativen Ladung jedoch in entgegengesetzte Richtung, also vom “-“-Pol zum “+”-Pol, fließen und in Festkörpern nur Elektronen beweglich sind, wäre es sinnvoll, die Definition zu ändern.

Da mit der Änderung in der Literatur jedoch ein hoher Aufwand verbunden wäre, und sich in Elektrolyten oder auch in Halbleitern durchaus auch positive Ladungen bewegen können, hat man entschieden, die Definition beizubehalten.

Wichtig für uns: Wir müssen unterscheiden in

• • “Bewegungsrichtung der Elektronen” – von “Minus” nach “Plus”

und

• • “Technische Stromrichtung” – von “Plus” nach “Minus”

Die elektrische Stromstärke

Wir haben bereits gesehen, dass eine Lampe nur leuchtet, wenn genug Strom fließt. Man kann auch sagen, die Lampe leuchtet nur, wenn die Stromstärke groß genug ist.

Aufgrund der Definition von elektrischem Strom, können wir die Stromstärke folgendermaßen definieren:

Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viele Ladungen bzw. wie viele Ladungsträger in einer bestimmten Zeit durch einen Leiter hindurchfließt.

Die Anzahl an einzelnen Ladungsträgern ist jedoch riesig groß (s.u.), so dass man nicht von einzelnen Ladungsträgern spricht, sondern von einer Ladungsmenge.

Die Ladungsmenge hat das Formelzeichen Q und die Einheit Coulomb (die brauchst Du Dir jetzt noch nicht zu merken!). Für die Stromstärke verwendet man das Formelzeichen I (von Intensität, gemeint ist die Stärke des Stroms).

Die Einheit der Stromstärke ist Ampere, abgekürzt A.

Eine Stromstärke von 1 Ampere bedeutet, es fließt innerhalb einer Sekunde eine Ladungsmenge von 1 Coulomb durch den Leiter.

Damit lässt sich die Stromstärke folgendermaßen definieren.

Wenn Du im Physikunterricht in der Schule ein Experiment zur Elektrizität durchführst, dann ist die Stromstärke in Deinem Stromkreis in der Regel deutlich kleiner als 1 A. Kleinere Stromstärken unter 1 A werden meist in mA (Milliampere) angegeben.

Die Vorsilbe “Milli” bedeutet wie bei anderen Einheiten auch “Tausendstel“. Ein Milliampere ist also ein Tausendstel eines Amperes.

Damit gilt:     1 A = 1000 mA        bzw.        1 mA = 0,001 A

Damit Du eine Vorstellung von Stromstärken bekommst, die in bestimmten elektrischen Geräten fließen, hier ein paar Beispiele für Stromstärken (alle Werte sind ca.-Werte):

Taschenrechner	0,2 mA
60 W-Glühlampe	270 mA (= 0,27 A)
Fernseher	0,4 A (= 400 mA)
Staubsauger	4,5 A
Elektroherd	10 A
Waschmaschine	15 A
Anlasser im Auto	100 A