Elektrische Stromdefinition und Berechnungen.
Elektrischer Strom ist die Flussrate elektrischer Ladung in einem elektrischen Feld, normalerweise in einem elektrischen Stromkreis.
Unter Verwendung der Wasserrohranalogie können wir uns den elektrischen Strom als Wasserstrom vorstellen, der in einem Rohr fließt.
Der elektrische Strom wird in der Einheit Ampere (Ampere) gemessen.
Elektrischer Strom wird durch die Geschwindigkeit des elektrischen Ladungsflusses in einem elektrischen Stromkreis gemessen:
i(t) = dQ(t) / dt
Der Momentanstrom ergibt sich also aus der zeitlichen Ableitung der elektrischen Ladung.
i(t) ist der Momentanstrom I zum Zeitpunkt t in Ampere (A).
Q(t) ist die momentane elektrische Ladung in Coulomb (C).
t ist die Zeit in Sekunden (s).
Wenn der Strom konstant ist:
I = ΔQ / Δt
I ist der Strom in Ampere (A).
ΔQ ist die elektrische Ladung in Coulomb (C), die bei einer Zeitdauer von Δt fließt.
Δt ist die Zeitdauer in Sekunden (s).
Wenn 5 Coulomb für die Dauer von 10 Sekunden durch einen Widerstand fließen,
Der Strom wird berechnet durch:
I = ΔQ / Δt = 5C / 10s = 0,5A
Der Strom I R in Anps (A) ist gleich der Widerstandsspannung V R in Volt (V) dividiert durch den Widerstand R in Ohm (Ω).
IR = VR / R
| aktueller Typ | von | zu |
|---|---|---|
| Positive Ladungen | + | - |
| Negative Ladungen | - | + |
| Konventionelle Richtung | + | - |
Der Strom, der durch Widerstände in Reihe fließt, ist also in allen Widerständen gleich - genau wie Wasser durch ein einzelnes Rohr fließt.
ITotal = I1 = I2 = I3 =...
I Total - der äquivalente Strom in Ampere (A).
I 1 - Strom der Last Nr. 1 in Ampere (A).
I 2 - Strom von Last Nr. 2 in Ampere (A).
I 3 - Strom der Last Nr. 3 in Ampere (A).
Strom, der parallel durch Lasten fließt – so wie Wasser durch parallele Rohre fließt.
Der Gesamtstrom I Total ist also die Summe der Parallelströme jeder Last:
ITotal = I1 + I2 + I3 +...
I Total - der äquivalente Strom in Ampere (A).
I 1 - Strom der Last Nr. 1 in Ampere (A).
I 2 - Strom von Last Nr. 2 in Ampere (A).
I 3 - Strom der Last Nr. 3 in Ampere (A).
Also die Stromaufteilung von Widerständen parallel ist
RT = 1 / (1/R2 + 1/R3)
oder
I1 = IT × RT / (R1+RT)
Die Verbindung mehrerer elektrischer Komponenten wird also als Knoten bezeichnet .
Die algebraische Summe der Ströme, die in einen Knoten eintreten, ist also Null.
∑ Ik = 0
Wechselstrom wird durch eine sinusförmige Spannungsquelle erzeugt.
IZ = VZ / Z
I Z - Stromfluss durch die Last gemessen in Ampere (A)
V Z - Spannungsabfall an der Last gemessen in Volt (V)
Z - Impedanz der Last gemessen in Ohm (Ω)
ω = 2π f
ω - Winkelgeschwindigkeit gemessen in Radianten pro Sekunde (rad/s)
f - Frequenz gemessen in Hertz (Hz).
i ( t ) = Ich Spitze sin ( ωt+θ )
i ( t ) - momentaner Strom zum Zeitpunkt t, gemessen in Ampere (A).
Ipeak - maximaler Strom (=Sinusamplitude), gemessen in Ampere (A).
ω - Kreisfrequenz gemessen in Radianten pro Sekunde (rad/s).
t - Zeit, gemessen in Sekunden (s).
θ - Phase der Sinuswelle im Bogenmaß (rad).
I eff = I eff = I Spitze / √ 2 ≈ 0,707 I Spitze
I p-p = 2 I Spitze
Die Strommessung erfolgt also, indem das Amperemeter in Reihe mit dem gemessenen Objekt geschaltet wird, sodass der gesamte gemessene Strom durch das Amperemeter fließt.
Das Amperemeter hat also einen sehr geringen Widerstand, so dass es den gemessenen Stromkreis fast nicht beeinflusst.
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