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Was versteht man unter dem Begriff "Strom"?

12. Jul 2021 | Elektrik
Was versteht man unter dem Begriff "Strom"?

Strom entsteht durch Bewegung von Elektronen in einem geschlossenen Stromkreis. Je mehr Elektronen pro Sekunde fließen, desto größer ist die Stromstärke. Im Grunde genommen kann man Strom mit Strömung vergleichen.

Die internationale Einheit zur Messung des Stroms ist Ampere. Sie bezeichnet die Menge von Elektronen (manchmal auch als "elektrische Ladung" bezeichnet), die während einer bestimmten Zeit in einem Stromkreis fließen.

Ein Strom von 1 Ampere bedeutet, dass sich 1 Coulomb Elektronen, d. h. 6,24 x 1018 Elektronen, 1 Sekunde lang an einem Punkt in einem Stromkreis vorbeifließen. Die Berechnung ähnelt der Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Wasser, bei der gemessen wird, wie viele Liter in 1 Minute an einem Punkt in einer Rohrleitung vorbeiströmen (l/min).

Strom

Für die Stromstärke verwendete Symbole:

A = Ampere, bei hohen Strömen (1000 A)
mA = Milliampere, ein Tausendstel eines Ampere (0,001 A)
µA = Mikroampere, ein Millionstel eines Ampere (0,000001 A)

In Formeln wie zum Beispiel im ohmschen Gesetz wird der Strom durch das Formelzeichen I (für Intensität) dargestellt.

Die Maßeinheit für die Stromstärke wurde nach dem französischen Mathematiker und Physiker André-Marie Ampère (1775 bis 1836) benannt, der bei seinen Forschungen unter anderem Folgendes herausfand:

  • Um einen Leiter herum wird ein Magnetfeld erzeugt, sobald ein Strom durch den Leiter fließt.
  • Die Stärke dieses Feldes ist direkt proportional zur Menge des fließenden Stroms.

Elektronen fließen durch einen Leiter (normalerweise ein Metalldraht, meistens Kupfer), wenn zwei Voraussetzungen eines Stromkreises erfüllt sind:

  1. Der Stromkreis enthält eine Energiequelle (beispielsweise eine Batterie), die Spannung erzeugt. Ohne Spannung bewegen sich die Elektronen zufällig und ziemlich gleichmäßig in einem Draht, und es kann kein Strom fließen. Die Spannung erzeugt einen Druck, der die Elektronen in eine Richtung treibt.
  2. Der Stromkreis bildet eine geschlossene leitende Schleife, durch die Elektronen fließen können und einem Gerät (einem Verbraucher) Energie liefern, der an den Stromkreis angeschlossen ist. Ein Stromkreis wird geschlossen, wenn ein Schalter in die Ein- oder Geschlossen-Stellung geschaltet wird (siehe die Abbildung am Seitenanfang).

Bei der Art des Stroms und der Spannung kann es sich um Gleichstrom oder Wechselstrom bzw. um Gleichspannung oder Wechselspannung handeln.

Gleichstrom (Direct Current, DC):

  • Bei einem Digitalmultimeter wird diese Stromart durch die Symbole Gleichstromsymbol 1 oder Gleichstromsymbol 2 dargestellt.
  • Fließt nur in eine Richtung.
  • Übliche Stromquelle: Batterien oder ein Gleichstromgenerator.

Wechselstrom (Alternating Current, AC):

  • Bei einem Digitalmultimeter wird diese Stromart durch die Symbole Wechselstromsymbol 1 oder Wechselstromsymbol 2 dargestellt.
  • Fließt im Idealfall in Form einer Sinuskurve (siehe unten) und kehrt seine Richtung in regelmäßigen Abständen um.
  • Übliche Stromquelle: Steckdosen in Haushalten, die von einem Energieversorgungsunternehmen mit Strom versorgt werden.
Sinusschwingung
Oben: Wechselstrom in Form einer Sinuswelle.

Die meisten Digitalmultimeter können Gleich- oder Wechselströme bis maximal 10 A messen. Höhere Ströme müssen mit einer als Zubehör erhältlichen Stromzange heruntertransformiert werden. Die Stromzange misst den Strom (von unter 0,01 A bis 1000 A), indem sie die Stärke des Magnetfeldes um einen Leiter misst. Dadurch kann der Strom gemessen werden, ohne dass der Stromkreis unterbrochen werden muss.

Alle Komponenten (Lampen, Motoren, Heizelemente), die elektrische Energie in eine andere Energieform (Licht, Drehbewegung, Wärme) umwandeln, nutzen Strom.

Wenn weitere Verbraucher zu einem Stromkreis hinzugefügt werden, muss der Stromkreis mehr Strom liefern. Die Dimensionierung von Leitern, Sicherungen sowie der Komponenten selbst bestimmt, wie viel Strom durch den Stromkreis fließt.

Stromstärkemessungen werden normalerweise vorgenommen, um die Stromkreisbelastung oder den Zustand eines Verbrauchers zu ermitteln. Die Messung des Stroms ist ein normaler Bestandteil der Fehlersuche.

Strom fließt nur, wenn Spannung den nötigen Druck bereitstellt, um eine Bewegung der Elektronen zu bewirken. Unterschiedliche Spannungsquellen erzeugen unterschiedlich starke Ströme. Normale Batterien (AAA, AA, C und D) erzeugen jeweils 1,5 V. Noch größere Batterien können höhere Stromstärken liefern.

Referenz: Digital Multimeter Principles von Glen A. Mazur, American Technical Publishers.