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Strom, Widerstand und Spannung

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Strom, Widerstand und Spannung

Vielleicht hast du auf einer Batterie schon mal $1,5 \, \text{V}$ stehen sehen oder auf der Verpackung einer Glühlampe $0,1 \, \text{A}$, auf fast allen elektronischen Geräten sind diese Angaben zu finden, aber für was stehen sie?

Der elektrische Strom I

Stell dir vor du sitzt in der Schule und es klingelt zur Pause, alle $25$ Schüler springen auf, rennen aus der Tür in den Pausenhof und in $30$ Sekunden haben alle den Raum verlassen. Du kannst einen Schülerstrom feststellen mit $25$ Schüler pro $30$ Sekunden. Nach diesem Prinzip funktioniert auch der elektrische Strom $I$. Allerdings zählt man hier die Ladungen $Q$, die in einer gewissen Zeit durch einen Leiter fließen.
$I=\dfrac{Q}{t}$
FormelzeichenBezeichnungEinheit
IStromstärkeAmpere A
QLadungCoulomb C
tZeitSekunde s
Die Einheit des elektischen Stroms ist Ampere $[I]=1\,\text{A}$ . Danach ist auch das Messgerät, das die Stärke des Stroms angibt benannt: Amperemeter. Je größer der Ausschlag, desto größer auch die Stromstärke. Allgemein lässt sich sagen: je mehr Elektronen in der gleichen Zeit fließen, desto größer ist auch I.
Strom fließt allerdings nicht einfach so, er braucht eine Art Antrieb, damit sich die Teilchen in einem Leiter bewegen. Diesen Antrieb liefert die Spannung.

Die elektrische Spannung U

Du kannst dir die Spannung U als Elektronenpumpe vorstellen, eine Kraft, die Elektronen in Bewegung versetzt. Aber wie kommt es zu dieser Kraft? Wenn sich an einem Ort des Leiters viele Elektronen befinden und an einem anderen Ort wenige Elektronen, entsteht Spannung. Der Ladungsunterschied sorgt dafür, dass die Elektronen zum Elektronenmangel wandern, da sie vom positiveren Ende angezogen werden.
Abb. 1: Elektronen wandern zum Pluspol
Abb. 1: Elektronen wandern zum Pluspol
Die Spannung wird in Volt $[U]=1\,\text{V}$ angeben und für die Messung der Spannung benutzt man das Voltmeter.

Der elektrische Widerstand R

Wenn du dir einen Stromkreis anschaust mit einer Spannungsquelle, die einen Stromfluss verursacht, kannst du ein weiteres Teil einbauen z.B ein Glühlämpchen. Wenn die Spannung gleich bleibt, wirst du merken, dass sich die Stromstärke verändert nachdem die Lampe dazukommt. Du kannst dir das so vorstellen, dass die Lampe den Strom abbremst. Sie leistet ihm Widerstand und verringert die Fließgeschwindigkeit der Elektronen im Draht. Der elektrische Widerstand R ist eine spezifische Größe für jedes Bauteil. Wenn du z.B einen Motor anschließt, hat dieser einen anderen Widerstand als die Glühlampe. Der Widerstand wird in Ohm $\Omega$ angegeben und hat das Formelzeichen $[R]=1\,\Omega$.

Das Ohmsche Gesetz

Die Verknüpfung von Strom, Spannung und Widerstand kann mit dem ohmschen Gesetz beschrieben werden.
$U=R\cdot I$
Damit kannst du z.B berechnen wie groß der Widerstand deiner Glühlampe ist, wenn du eine feste Spannung einstellst und die Stromstärke ebenfalls konstant ist.
Wenn dich in Zukunft jemand fragt, was die $1,5 \, \text{V}$ auf einer Batterie bedeuten oder wofür die $0,1 \, \text{A}$ auf der Glühlampe stehen, kannst du sicher weiterhelfen.
Bildnachweise [nach oben]
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