Physik - Grundlagen zum Thema Strom

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Grundlagen zum Thema Strom

Kurzzusammenfassung

GRUNDLAGEN zum Thema "STROM" I. STROMKREIS 1. Ladung, Strom und Spannung In einer „Taschenlampe“ bilden die Batterie , das Glühlämpchen, die Kabelverbindungen und der Schalter einen Stromkreis. Ist der Schalter gesc

Fachbereich: Physik
Sprache: Deutsch
Wörter: 2100
Note: n.v.

Grundlagen zum Thema Strom

GRUNDLAGEN zum Thema
"STROM"

I. STROMKREIS

1. Ladung, Strom und
Spannung

In einer „Taschenlampe“ bilden die
Batterie , das Glühlämpchen, die Kabelverbindungen und der Schalter
einen Stromkreis. Ist der Schalter geschlossen, so fließt elektrischer
Strom, die Lampe leuchtet. Dabei bewegen sich Elektronen durch den Draht. Um die
Vorgänge beschreiben zu können, muß man elektrische
Größen einführen und ihre Beziehungen zueinander
kennenlernen.

Elektrische
LadungAtome bestehen aus dem Atomkern
und der Atomhülle. Im Kern befinden sich Neutronen und Protonen, in der
Hülle Elektronen.
Elektronen und Protonen tragen Ladungen, die
gleich groß aber entgegengesetzt sind. Der Betrag dieser Ladung
heißt Elementarladung e.

Beispiele für die Ladungen einiger
Teilchen:




Teilchen


Ladung

Elektron


-e

Proton


+e

Neutron


0

α-Teilchen
(He-Kern)


2e

C-Kern


6e

O-Kern


8e

U-Kern


92e

Für Ladungen gilt folgendes
Gesetz:
Gesetz von der Erhaltung der
Ladung
In einem abgeschlossenem System bleibt die
Summe der elektrischen Ladung stets gleich.

Lange Zeit nahm man an, daß Ladungen nur
als ganzzahlige Vielfache der Elementarladung auftreten. Die
Ladungsgröße von elementarsten Teilchen (Quarks) wurde als
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(bzw.Originaldokument enthält an dieser Stelle eine Grafik!Original document contains a graphic at this position!)
der Elementarladung bestimmt - allerdings können Quarks nicht einzeln
beobachtet werden, sondern bilden zusammen Elementarteilchen mit ganzzahligen
Ladungen bzw. mit Ladung Null (Neutronen)
Die elektrische Ladung tritt meßbar nur
in ganzzahligen Vielfachen der Elementarladung auf.

Die elektrische Ladung tritt gequantelt auf.
Diese Quantelung der Ladung macht sich vor allem im atomaren Bereich bemerkbar.
In der Elektronik und im Alltag treten so große Ladungsmengen auf,
daß die Ladungen kontinuierlich erscheinen.

Elektrische
StromstärkeBewegen sich
elektrische Ladungen, so spricht man von elektrischem Strom. Fließen in
jeder Sekunde gleich viele Ladungen in gleicher Richtung durch einen
elektrischen Leiter, so spricht man von einem stationären elektrischen
Strom oder von Gleichstrom. In diesem Fall ist die durch den Leiter
fließende Ladungsmenge
ΔQ
zur verstrichenen Zeit
Δt
direkt proportional:
ΔQ=I·Δt

Der Proportionalitätsfaktor ist die
elektrische Stromstärke I. Für sie ergibt sich:
Elektrische Stromstärke
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I Elektrische Stromstärke
ΔQ Ladungsmenge,
die durch den Leiter fließt
Δt dazu
benötigte Zeit

Im internationalen Maßsystem (SI) ist die
elektrische Stromstärke als Basisgröße
festgelegt:
Die Einheit der elektrischen Stromstärke I
heißt
1Ampere=1A
Einheit: [I]=1A (Basisgröße des
SI

Die Größe der elektrischen
Stromstärke wird mit Strommeßgeräten (Amperemeter)
bestimmt.

Mit Hilfe der Einheit für die elektrische
Stromstärke wird die Einheit für die Ladung
festgelegt:
Die Ladungsmenge, die in einer Sekunde bei
einer Stromstärke von einem Ampere durch den Leiter fließt,
heißt
1 Coulomb=1C
Einheit: [Q]=1C=1As
Für die Elementarladung e gilt:
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Elektrische
SpannungIm Stromkreis der
eingeschalteten Taschenlampe verrichtet die Batterie Arbeit an den
fließenden Elektronen. Die Arbeit, die zum Verschieben einer Ladungsmenge
von 1C von einem Pol der Batterie (allg. vom Punkt A) zum anderen Pol der
Batterie (allg. zum Punkt B) notwendig ist, heißt elektrische Spannung
(zwischen den Punkten A und B) Die Arbeit pro 1C Ladungsmenge erhält man,
wenn man die Arbeit W beim Verschieben einer Ladung Q durch die Ladung Q
dividiert:
Elektrische Spannung
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U Elektrische
SpannungW ArbeitQ Ladung
Einheit:
[U]=Originaldokument enthält an dieser Stelle eine Grafik!Original document contains a graphic at this position!=1V
(Volt)

Die Größe der elektrischen Spannung
wird mit Spannungsmeßgeräten (Voltmeter) bestimmt.

Beispiele für verschiedene
Spannungswerte:




Spannungswerte


Größenordnung in V

Körper


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Batterie


1

Elektronik


10

Autoelektrik


10

Haushalt


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Fernseher


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Hochspannungsleitungen


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Bemerkung:
1.) Eine Spannung kann ähnlich wie die
potentielle Energie nur zwischen 2 Punkten angegeben werden, also beispielsweise
als Spannung zwischen zwei Polen einer Batterie oder als Spannung zwischen einer
Hochspannungsleitung und der Erde u.ä.
2.) In atomaren Bereichen treten Energien von
sehr kleiner Größenordnung auf. Daher verwendet man häufig die
Energieeinheit eV (Elektronenvolt), um kleine Energiemengen besser angeben zu
können:
1eV ist jene Energie, die ein Elektron beim
Durchlaufen einer Spannung von 1V erhält:
1eV=1,6·Originaldokument [...]

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