Elektrische Stromstärke

Teile der Einheit 1 A sind ein Milliampere ( 1 mA) und ein Mikroampere ($\mu \text{A}$):

Benannt ist die Einheit für die elektrische Stromstärke nach dem französischen Mathematiker und Physiker ANDRÈ MARIE AMPÈRE (1775-1836).

In metallischen Leitern bewegen sich Elektronen. Bei einer Stromstärke von 1 A bewegen sich in jeder Sekunde etwa $\mathrm{6,2}\cdot {10}^{18}$ Elektronen durch den Querschnitt eines Leiters. In der nachfolgenden Übersicht sind elektrischeStromstärken aus Natur und Technik angegeben.

Messen der elektrischen Stromstärke

Die elektrische Stromstärke wird mit Strommessern, auch Amperemeter oder Stromstärkemesser genannt, gemessen. Häufig werden auch Vielfachmessgeräte genutzt, die man als Strommesser schalten kann (Bild 1).

Strommesser werden immer in Reihe zu dem Gerät geschaltet, bei dem die Stromstärke gemessen werden soll. Bild 2 zeigt eine solche Reihenschaltung von Glühlampe und Strommesser.

Beim Messen der elektrischen Stromstärke mit einem Vielfachmessgerät sollte man folgendermaßen vorgehen:

1. Stelle am Messgerät die Stromart (Gleichstrom oder Wechselstrom) ein, die im Stromkreis vorliegt.
2. Stelle am Messgerät den größten Messbereich für die Stromstärke ein.
3. Schalte das Messgerät in Reihe zum elektrischen Gerät in den Stromkreis ein! Achte bei Gleichstrom darauf, das der Minuspol der elektrischen Quelle mit dem Minuspol des Messgerätes und der Pluspol der Quelle mit dem Pluspol des Messgerätes verbunden werden.
4. Schalte des Messbereich soweit herunter, dass möglichst im letzten Drittel der Skala abgelesen werden kann! Das verringert den Messfehler.
5. Lies die Stromstärke ab! Beachte dabei, dass der eingestellte Messbereich den Höchstwert der Skala angibt!

Berechnen der elektrischen Stromstärke

Unter der Bedingung, dass ein elektrischer Strom konstanter Stärke fließt, kann die elektrische Stromstärke I nach folgender Gleichung berechnet werden:

$\begin{array}{l}I=\frac{Q}{t}\\ Q\text{elektrische Ladung}\\ t\text{Zeit}\end{array}$

Aus dieser Gleichung ergeben sich die folgenden Beziehungen zwischen den Einheiten:

$\begin{array}{l}1\text{Ampere}=\frac{\text{1 Coulomb}}{\text{1 Sekunde}}\\ \\ 1\text{A}=\frac{\text{1 C}}{\text{1 s}}\\ \\ \text{1 C}=\text{1 A}\cdot \text{1 s}\end{array}$

Statt $1\text{A}\cdot \text{s}$ schreibt man auch häufig 1 As (eine Amperesekunde). Die elektrische Stromstärke kann auch mithilfe des ohmschen Gesetzes berechnet werden:

$\begin{array}{l}I=\frac{U}{R}\\ U\text{elektrische Spannung}\\ R\text{elektrischer Widerstand}\end{array}$

Elektrische Stromstärke in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen
In einem unverzweigten Stromkreis ist die elektrische Stromstärke an allen Stellen gleich groß. Man kann sie mit einem Wasserstrom vergleichen. Es gilt:

$\begin{array}{l}I=I_1=I_2=\mathrm{...}=I_{\text{n}}\\ I\text{Gesamtstromstärke}\\ I_1,I_2\text{,}\mathrm{...,}{I}_{\text{n}}\text{Teilstromstärken}\end{array}$

In einem verzweigten Stromkreis ist die Summe der Teilstromstärken gleich der Gesamtstromstärke. Es gilt:

$\begin{array}{l}I=I_1+I_2+\mathrm{...}+I_{\text{n}}\\ I\text{Gesamtstromstärke}\\ I_1,I_2\text{,}\mathrm{...,}{I}_{\text{n}}\text{Teilstromstärken}\end{array}$

Elektrische Stromstärke im Wechselstromkreis

In einem Wechselstromkreis verändert sich der Wert der Stromstärke ständig. In vielen Fällen, auch in unserem Stromnetz, ist der Verlauf sinusförmig (Bild 3). Von Strommessern im Wechselstromkreis wird der Effektivwert I angezeigt. Das ist der Wert, den ein Gleichstrom mit der gleichen Wirkung haben würde. Es gilt:

$I=\frac{i_{\text{max}}}{\sqrt{2}}\approx \mathrm{0,7}\cdot i_{\text{max}}$