Elektrische Stromstärke

Die elektrische Stromstärke (veraltet auch Stromintensität)[1][2] ist eine physikalische Größe aus der Elektrizitätslehre, die den elektrischen Strom bemisst. Die Stromstärke bezieht sich immer auf eine geeignet gewählte orientierte Fläche, beispielsweise die Querschnittsfläche eines Leiters (Konvektionsstrom) oder den Querschnitt eines Kondensators (Verschiebungsstrom). Im einfachsten Fall eines konstanten Stromflusses ist die Stromstärke die durch den Querschnitt geflossene und auf die betrachtete Zeitspanne bezogene Ladungsmenge. Die Stromstärke ist eine Basisgröße des internationalen Einheitensystems (SI) und wird darin in der Maßeinheit Ampere mit dem Einheitenzeichen A angegeben. Ihr Formelzeichen ist das {\displaystyle \textstyle I}\textstyle I, zur Kennzeichnung einer Zeitabhängigkeit verwendet man für den Augenblickswert auch den Kleinbuchstaben {\displaystyle \textstyle i}\textstyle i.[3] Beim sinusförmigen Wechselstrom, wie er für die praktische elektrische Energieversorgung am häufigsten verwendet wird, ist der zeitliche Mittelwert der Stromstärke null – unabhängig vom Scheitelwert als maximalen Augenblickswert der Stromstärke. Der Effektivwert der Stromstärke ist bei zeitlich periodischen Strömen konstant und wird ebenfalls mit dem Formelzeichen {\displaystyle I}I angegeben. Inhaltsverzeichnis 1 Zusammenhänge, die zur Definition genutzt werden können 2 Richtung bzw. Vorzeichen 3 Messung 4 Größenordnung 5 Weblinks 6 Einzelnachweise Zusammenhänge, die zur Definition genutzt werden können Für einen zeitlich konstanten Ladungsfluss gilt {\displaystyle I={\frac {\Delta Q}{\Delta t}}}{\displaystyle I={\frac {\Delta Q}{\Delta t}}} mit der Ladungsmenge {\displaystyle \Delta Q}\Delta Q, die in der Zeitspanne {\displaystyle \Delta t}\Delta t durch eine orientierte Fläche {\displaystyle A}A hindurchtritt. Bei zeitlich veränderlicher Stromstärke liefert diese Beziehung den Mittelwert der Stromstärke während der Dauer {\displaystyle \Delta t}\Delta t. Hier gibt man aber statt eines Mittelwertes eher den Augenblickswert an: {\displaystyle I(t)=\lim _{\Delta t\to 0}{\frac {\Delta Q(t)}{\Delta t}}={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} t}}={\dot {Q}}}{\displaystyle I(t)=\lim _{\Delta t\to 0}{\frac {\Delta Q(t)}{\Delta t}}={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} t}}={\dot {Q}}}. Strom in einem Leiter mit der Querschnittsfläche {\displaystyle A}A Die flächenbezogene Stromstärke wird als Stromdichte {\displaystyle {\vec {J}}}{\vec {J}} bezeichnet, {\displaystyle \mathrm {d} {\vec {A}}}\mathrm {d} {\vec {A}} ist das zugehörige Flächenelement. Mit ihr lässt sich die Stromstärke schreiben als : {\displaystyle I=\int \limits _{A}{\vec {J}}\cdot \mathrm {d} {\vec {A}}}{\displaystyle I=\int \limits _{A}{\vec {J}}\cdot \mathrm {d} {\vec {A}}}. Wenn die Stromdichte gleichmäßig über die Querschnittsfläche verteilt ist, was bei Gleichstrom durch einen homogenen Leiter erfüllt ist, dann vereinfacht sich diese Beziehung zu {\displaystyle I={\vec {J}}\cdot {\vec {A}}}I={\vec J}\cdot {\vec A} bzw. bei senkrecht durchflossener Fläche zu {\displaystyle I=JA}{\displaystyle I=JA} oder {\displaystyle I=-JA}{\displaystyle I=-JA}, je nach Orientierung der Fläche. Siehe auch: Maxwell-Gleichungen und Physikalische Zusammenhänge im Artikel „Elektrischer Strom“ Richtung bzw. Vorzeichen → Hauptartikel: Elektrische Stromrichtung Die Richtung des elektrischen Stroms ist definiert als die Richtung, in der sich positive elektrische Ladung bewegt.[4] Bei negativen Ladungsträgern, beispielsweise bei Elektronen, ist die „positive“ Stromrichtung entsprechend entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung dieser Ladungsträger. In vielen Darstellungen elektrischer Schaltungen werden Zählpfeile parallel oder antiparallel zur Bewegungsrichtung verwendet. Ihre Richtung ist im Prinzip willkürlich. Da die Stromstärke eine skalare Größe ist, legen die Pfeile bei Gleichstrom lediglich das Vorzeichen der Stromstärke fest: Bei Übereinstimmung der Stromrichtung mit der Pfeilrichtung ist die Stromstärke positiv. Auch bei Wechselstrom können Pfeile sinnvoll sein, wenn sie die Richtung des Energieflusses kennzeichnen sollen.[5] Messung → Hauptartikel: Strommessgerät Zur Strommessung muss der zu messende Strom durch das Messgerät fließen. Es wird daher zum Verbraucher in Reihe geschaltet. Digitaltechnische Strommessgeräte sind in der Regel in ihrem Grundaufbau Spannungsmessgeräte, die den Spannungsabfall über einem eingebauten oder externen Messwiderstand (Shunt) messen. Analogtechnische Strommessgeräte nutzen verschiedene Wirkungen des elektrischen Stromes aus: chemische Wirkung im Silbercoulometer (inzwischen nicht mehr verwendet) thermische Wirkung im Hitzdrahtmesswerk (inzwischen nicht mehr verwendet) und in Bimetallfühlern (in der Regel nicht mit einer Anzeige sondern mit Schaltfunktion wie in Überstromschutzeinrichtungen und bei der Temperaturregelung im Bügeleisen)

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