Frage von Schulabfrager11, 48

Unter welchen Bedingungen kommt eine große elektrische Stromstärke zustande?

Ich soll mir überlegen, unter welchen Bedingungen eine große elektrische Stromstärke zu Stande kommt...

Da wir uns seit kurzem erst mit der Stromstärke beschäftigen, bin ich mir mit den meisten Sachen, die ich feststelle, nicht ganz sicher.

Ich habe mir gedacht, dass, wenn ja I=Q / t ist und wir ja wollen, dass eine große elektrische Stromstärke zustande kommt, müsste man dann nicht Q also die Elektrische Ladung einfach nur hoch im Verhältnis zur zeit t sein?

Weil wenn z.B. 10 Coulomb in einer Sekunde durch einen Zylinderabschnitt durchfließen, dann ist ja die Stromstärke die zustande kommt größer, als wenn nur 4 oder 2 durchfließen.

Kennt sich jemand damit aus? Und stimmt das, was ich sage, oder ist das alles nur Blödsinn :D ?

Würde mich freuen wenn mir jemand helfen könnte :)

mfg

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 4

Ich habe mir gedacht, dass, wenn ja I=Q / t ist und wir ja wollen, dass eine große elektrische Stromstärke zustande kommt, müsste man dann nicht Q also die Elektrische Ladung einfach nur hoch im Verhältnis zur zeit t sein?

Es ist üblich, nicht

(1.0) I = Q/t,

sondern

(1.1) I = ΔQ/Δt*)

zu schreiben, da mit Q üblicherweise die Gesamtladung eines Körpers und mit t für gewöhnlich ein Zeitpunkt - oft ein unbestimmter - gemeint ist, und der kann willkürlich gesetzt werden, was hier natürlich nicht gemeint ist. Hingegen bezeichnet Δt eine Zeitspanne und ΔQ eine Ladungsmenge, also nicht als Eigenschaft, sondern etwa vergleichbar einer Wassermasse Δm, die in einer Zeitspanne Δt eine bestimmte Stelle in einem Fluss oder den Querschnitt eines Wasserrohres passiert.

Kennt sich jemand damit aus? Und stimmt das, was ich sage, oder ist das alles nur Blödsinn :D ?

Blödsinn ist es nicht. Allerdings beantwortet es nicht wirklich die Frage, unter welchen Bedingungen eine große elektrische Stromstärke zustande komme, sondern besagt einfach, was es bedeutet, nämlich dass viel Ladung in kurzer Zeit durch einen Leiterquerschnitt tritt.

Große Stromstärken treten in verschiedenen Situationen auf. Das am längsten bekannte Beispiel dafür ist der Blitz. In diesem Fall fließt der Strom durch Luft, die eigentlich ein Nichtleiter ist (Gasentladung), was nur durch extrem hohe Spannungen

(2) U = ΔΦ = Φ₂ − Φ₁

möglich ist. Dabei sind Φ₁ und Φ₂ die sog. elektrischen Potentiale an den Orten |x>₁ und |x>₂, etwa einer Wolke und einem Baum. Das Potential kannst Du Dir als Höhe und die Spannung als Höhendifferenz (oder in einem Wasserrohr: Druck bzw. Druckdifferenz) zwischen zwei Punkten veranschaulichen, die elektrische Ladung sozusagen herunterfallen (bzw. bei negativer Ladung "herauffallen") lässt, wenn sie nicht sozusagen festhängt.

Das Gefälle des elektrischen Potentials heißt elektrische Feldstärke.

Dies einmal verstanden habend kannst Du herzhaft über Leute lachen (oder Dich ärgern), die sogar in Wissenssendungen Formulierungen wie "da fließen 380000 Volt durch" benutzen.

Ein Blitz ist natürlich kein kontinuierlicher Strom, sondern ein "Durchbruch". Um den zu haben, benötigt man einen Leiter und normalerweise eine Spannungsquelle (eine Ausnahme ist Supraleitung, bei der ein einmal in Gang gesetzter elektrischer Strom auch ohne Spannung weiterfließt).

Ein Leiter kann eine Salzlösung (damit ist nicht unbedingt Kochsalz gemeint) sein, in der Ionen (sowohl positiv als auch negativ geladen) als Ladungsträger fungieren (daher übrigens auch die Bezeichnung nach dem griechischen Wort für "Wanderer"). Es kann aber auch ein metallischer Leiter sein, in dem die beweglichen Ladungsträger freie Elektronen (also negativ geladen) sind, die sich zwischen den positiv geladenen Atomrümpfen her bewegen - nicht reibungsfrei übrigens, wie wir sehen werden.

In beiden Fällen ist die Ladung bereits vorhanden und wird zugleich durch entgegengesetzte Ladungen kompensiert, sodass der Leiter insgesamt nach außen hin elektrisch neutral ist.

Speziell bei metallischen Leitern gibt es eine Gesetzmäßigkeit, die etwas inakkurat als das Ohm'sche Gesetz bezeichnet wird. "Ohm'sche Regel" wäre angebrachter, denn es ist kein Gesetz im Range von Newtons Gravitationsgesetz oder, um beim Elektromagnetismus zu bleiben, der Gleichungen von James Clerk Maxwell.

Die Ohm'sche Regel besteht darin, dass aufgrund des Gleichgewichts zwischen Beschleunigung der Ladungsträger durch die Spannung bzw. das elektrische Feld und der Abbremsung durch Reibung (Stöße mit Gitterschwingungen etc.) Spannung und Stromstärke näherungsweise proportional sind (Abweichungen treten aufgrund der Erwärmung des Metalls auf, von einem Gesetz kann also schon deshalb keine Rede sein). Die Proportionalitätskonstante ist der elektrische Widerstand

(3.1) R := U/I

und hängt, neben dem material- und temperaturabhängigen Spezifischen Widerstand ρ, auch noch von der Länge L und der Querschnittsfläche A des Leiters ab, nämlich

(3.2) R = ρ·L/A.

Das ergibt Sinn, denn bei gleicher "Höhendifferenz" ist das "Gefälle" umso größer, je kürzer die Strecke ist, und durch mehr Querschnitt kann natürlich auch mehr fließen.

Hohe Stromstärken ergeben sich also durch die Wahl einer starken Spannungsquelle, aber auch durch die Wahl eines Leitermaterials mit geringem spezifischem Widerstand und dadurch, dass man den Leiter möglichst kurz und dick wählt.

----

*) In Chromium oder Google Chrome kannst Du "ΔQ/Δt" schreiben, mit STRG+C kopieren (oder mit STRG+X ausschneiden) und mit U+STRG+V Inhalte einfügen.

Antwort
von klausbacsi, 31

Nach dem ohmschen Gesetz muß die Spannung sehr hoch sein bzw. der Leiterquerschnitt groß bzw. der ohmsche Widerstand sehr gering. Und dann wäre als Sonderfall noch die Supraleitfähgkeit

Kommentar von Schulabfrager11 ,

Ja scheint zu stimmen.

Ich schaue mir gerade ein Video an und da wird gesagt das wenn U groß ist dann ist I auch groß 

Danke dir für die antwort :)

Kommentar von LetalisAffectus ,

Ja genau :) weil U bezogen auf ein Wasserrohr den Druck darstellt.
Je mehr Druck auf der  Leitung ist desto mehr Wasser wird in einer Zeit "strömen".
Und dann wäre der Strom größer :)

Kommentar von LetalisAffectus ,

Den Widerstand kannst dir als Rohrwiderstand vorstellen.. Je größer der widerstand desto enger ist das Rohr. Folglich fließt bei großem Widerstand weniger Wasser.
->Es strömt  weniger Wasser
->Wasserstrom 
;)

Antwort
von HanzeeDent, 25

Ja, das stimmt schon. Im Allgemeinen ist alles, was auf dem Bruchstrich steht direkt proportional (also wenn der eine Wert größer wird, wird der andere auch größer) zur Größe auf der anderen Seite der Gleichung, alles was darunter steht indirekt proportional (Das Gegenteil).

Das kannst du zum Beispiel auch auf das Verhältnis Stromstärke zu Wiederstand und Spannung anwenden:

I=U/R

-> Aus steigender Spannung folgt steigende Stromstärke

-> Aus steigendem WIederstand folgt fallende Stromstärke

Kommentar von Schulabfrager11 ,

Ja klingt eigentlich ganz logisch.

Ich hatte URI ganz vergessen :D

Antwort
von Comment0815, 6

Deine Vermutung ist richtig. Um eine hohe Stromstärke zu haben muss eine große Ladung in kurzer Zeit abfließen. Die Frage ist nur, unter welchen Umständen das passiert. Darauf spielt die Frage vermutlich an:

U=R*I bzw. I=U/R

Es muss also eine große Spannung vorhanden sein, die über einen kleinen Wiederstand ausgeglichen werden kann. Unter diesen Umständen fließt dann in kurzer Zeit eine große Ladung.

Antwort
von LetalisAffectus, 19

deine Annahme ist korrekt.
Je mehr Q desto mehr I.

Strom ist Ladung pro Zeit.

Viel Ladung in 10 Sekunden ergibt einen größeren strom wie wenig Ladung in 10 Sekunden.

Aber Achtung, das spiel geht auch anders rum:

Wenn die Zeit kleiner wird wird der Strom auch größer.
Warum?
Nehmen wir an 10C

10 C fließen in 10 Sekunden durch den Leiter = 1 Ampere
10 C fließen in 5 Sekunden dursch den Leiter = 2 Ampere

Kommentar von Schulabfrager11 ,

genau so habe ich mir das gedacht.

Vielen dank, hat mir sehr weiter geholfen :)

Kommentar von LetalisAffectus ,

Oder führ dir mal vor Augen was das Wort "Strom" bedeutet.
STROM!
Etwas Strömt also.(Vergleichbar mit fließen)
Was muss also gegeben sein, dass viel fließt?
Ein Medium fließt in einer Zeit von A nach B

Volumenstrom beim Wasser zB.
10 Liter fließen in 60 Sekunden.

Was also würde den Volumenstrom vergrößern?
Ganz klar: Mehr Wasser.
Oder die gleich menge Wasser in kürzerer Zeit.

10 Liter fließen in 30 Sekunden.
Warum ist der Strom größer?
weil in 60 Sekunden 20 Liter fließen würden :)
Dann hast wieder die gleiche Zeit, in der mehr Wasser fließt :) 

Kommentar von Schulabfrager11 ,

Hat gut getan mir das vor augen zu führen :D

Das beispiel ist nicht schlech :)

Kommentar von LetalisAffectus ,

Veranschaulichen ist immer wichtig, dann macht Schule auch richtig Spaß :)

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