Lautsprecherbau Grundlagen der Elektrotechnik Verstärkergrundlagen

Der elektrische Strom, Grundlagen

Dr.-Ing. Peter Strassacker
Email: peter@lautsprechershop.de

elektrischer Strom

Strom Was ist elektrischer Strom? Es ist die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern. Diese Bewegung tritt beispielsweise auf, wenn es elektrische Potentialunterschiede gibt, die zu einem Fluss von Ladungsträgern führen. Es ist also ein Fluss von Ladungsträgern wie beispielsweise Elektronen oder Ionen in einem Stoff oder im Vakuum.

Im einfachsten Fall fließt der Strom in einem Kabel. Um ihn zu messen ist das Kabel zu zerschneiden und ein Strommessgerät einzuschleifen (im Bild rechts der runde Kreis mit Pfeil).

Strom fliest also immer an einer Stelle durch einen bestimmten, vorgegebenen Querschnitt;
das Formelzeichen für die Stromstärke ist I oder i bei veränderlichem Strom.
Die Einheit der Stromstärke ist das Ampère, kurz A.
Oft zu sehen: mA (Milli Ampère), was für 1/1000 A oder 0,001 A steht.

elektrische Spannung

Die elektrische Spannung ist ein Maß für die Arbeit, die man benötigt oder die frei wird, wenn man ein elektrisch geladenes Objekt entlang eines elektrischen Feldes bewegt.

Das Formelzeichen der Spannung ist U (im englischen Sprachgebrauch auch V von Voltage).

Die Einheit ist das Volt, kurz V, benannt nach Alessandro Volta.

Spannungen ab ca. 40 V können für den Menschen gefährlich werden, weil die Leitfähigkeit des menschlichen Körpers dann zu einem für den Menschen gefählichen Stromflusss führen kann. Der Stromfluss hängt stark von der Beschaffenheit der Haut (feucht, fettig) und der anliegenden Spannung U ab.

der elektrische Widerstand

Legt man an einen Körper oder an ein Bauelement eine Spannung U an, so fließt ein Strom I. Das Verhältnis aus Spannung U und dem fließenden Strom I nennt man "elektrischen Widerstand"

Der elektrische Widerstand ist also die Eigenschaft von Bauteilen Strom zu leiten.

Das Formelzeichen des Widerstands ist R (vom englischen Wort "resistance").

Die Einheit ist Ohm, kurz Ω (das große Omega).
Oft zu sehen: kOhm (kilo Ohm) wobei k für 1000 steht; 5 kOhm sind also 5000 Ohm.

Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand

Strom

Im Bild links oben wird sich der Strom gemäß der Spannung der Spannungsquelle links und gemäß dem Widerstand R (rechts) einstellen, mit:

Strom I = Spannung U / Widerstand R

Das ist eine Grundgleichung des Stromes, die auch Ohmsches Gesetz genannt wird.

Der Strom I wird dabei in Ampère (kurz A), die Spannung U in Volt (V), der Widerstand R in Ohm (Ω)gemessen.

die Leistung

Die Leistung ergibt sich aus dem Produkt aus Spannung U und Strom I.

Sie wird mit dem Formelzeichen P (engl. Power) charakterisiert:

P = U * I

Sie wird gemessen in Watt, kurz W. Oft wird eine abgebbare Leistung auch in VA (dem Produkt aus Volt und Ampere) angegeben.

eine etwas anschaulichere Beschreibung von Dr. Gottlieb Strassacker

Elektrischer Strom ist Bewegung von kleinsten elektrischen Teilchen, die man "Elektronen" nennt. Sie bewegen sich nur dann, wenn eine antreibende Ursache auf sie einwirkt. Diese Ursache ist die elektrische Spannung.

Die elektrische Spannung wird mit dem Buchstaben U gekennzeichnet, sie wird in Volt, kurz V gemessen.

Man kann diesen Vorgang verständlicher machen, wenn man an das Wasser denkt, mit dem man den Garten sprengt. Es fließt aus dem Schlauch umso stärker, je größer der Wasserdruck ist. Diesem Wasserdruck ist die elektrische Spannung vergleichbar. Und der durchfließenden Wassermenge entspricht der elektrische Strom.

Der elektrische Strom I wird mit dem Buchstaben I gekennzeichnet, er wird in Ampère, kurz A gemessen.

Die antreibende elektrische Spannung kann in verschiedener Form vorliegen, Beispiele: Als Batterie, als Dynamo an einem Fahrrad, oder auch als so genannte Netzspannung der Stadtwerke, die wir der Steckdose entnehmen.

Allerdings liefert eine Batterie nur Gleichspannung, d.h. Spannung, die zeitlich konstant ist, während die 230 Volt Netzspannung der Stadtwerke sich zeitlich 50 mal in jeder Sekunde ändert und daher auch "Wechselspannung" heißt.

Gemessen wird die elektrische Spannung in Volt (V). Dafür gibt es elektrische Messinstrumente sowohl für Gleich- als auch für Wechselspannung. Ebenso gibt es Messinstrumente für die Stromstärke. Sie wird in Ampere (A) gemessen.

Will man eine Lampe oder einen Widerstand oder allgemein eine elektrische Schaltung mit Strom versorgen, so bedarf es eines geschlossenen Stromkreises (siehe Bild). Zur Messung der Stromstärke muss das Messinstrument in diesen Stromkreis, z.B. in das Kabel eingeschleift werden (siehe Bild). Der Strom fließt dann (bei Gleichspannung und Niederfrequenz) im ganzen Querschnitt des Kabels und bei einem einfachen (gezeichneten) Stromkreis an jeder Stelle des Kabels in gleicher Stärke.

Hier wurde das Wort "Niederfrequenz" verwendet. Niederfrequenz bedeutet, dass der Richtungswechsel des Stromes und der Spannung in der Größenordnung von 50 pro Sekunde bleibt.

Zur Messung der elektrischen Spannung wird der Spannungsmesser parallel zur Spannungsquelle geschaltet oder auch parallel zu einem Widerstand, wenn man dessen Spannung messen will. Das Verhältnis von Spannung zu Strom nennt man den elektrischen Widerstand. Er wird gemessen in Ohm. Dieses Verhältnis schreibt man formelmäßig so an:

Stromstärke in Ampere = Spannung in Volt / Widerstand in Ohm

Man nennt diesen Zusammenhang das "Ohmsche Gesetz".

Will man 2 oder mehr Widerstände parallel schalten (bitte neues Bild mit 2 parallelen Wid.), dann hängt die Stromstärke in den einzelnen Widerständen von deren Widerstandswert ab. Das ist so wie bei Straßen. Breite Straßen lassen viel Verkehr zu, enge Straßen nur wenig. Widerstände mit niederer Ohmzahl lassen viel Strom durch fließen, Widerstände mit hoher Ohmzahl lassen nur wenig Strom fließen.

Sind also zwei Widerstände parallel geschaltet (siehe Bild), dann fließt viel mehr Strom durch den geringeren Widerstand und weniger durch den hohen Widerstand. Dieser Sachverhalt wird auch durch das oben angegebene Ohmsche Gesetz beschrieben. Denn jeder der beiden Widerstände ist mit der Spannungsquelle verbunden. Und die Summe der Ströme ist die Summe der beiden Einzelströme.

Iges = I1 + I2 = U/R1 + U/R2

Sind zwei Widerstände mit unterschiedlicher Ohmzahl in Serie geschaltet (bitte neues Bild), dann bestimmt ihre Summe den zulässigen Strom. Das Ohmsche Gesetz sagt hier: Strom gleich Spannung dividiert durch die Summe beider Widerstände.

I = U / (R1+R2)

Das ist so, als würde man den Garten sprengen und verlängert den dickeren Schlauch (geringer Widerstand) mit einem dünneren Schlauch (großer Widerstand). Man wird feststellen, dass jetzt viel weniger Wasser das Schlauchende verlässt als mit dem dickeren Schlauch allein.
 
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