Modellvorstellungzum elektrischen Strom

Strömungen

Definition der Stromstärke

Stromstärke = (Menge des Mediums, das an einer Stelle vorbeifließt)/Messzeit

Stromstärke und Fließgeschwindigkeit

• Eine große Stromstärke bedeutet, dass an einer Stelle in einer bestimmten Zeit viel vorbeifließt.

• Ein große Stromstärke kann erreicht werden

– durch eine große Fließgeschwindigkeit oder– durch einen großen Strömungsquerschnitt oder– durch eine große Dichte der strömenden Substanz

(„Autos dicht hintereinander“).

Experimente mit Glühdrähten

Modellvorstellung

Die Stromstärke kann durch eine Engstelle verringert werden.

Grundaussagen der Modellvorstellung 1

• Elektrischer Strom ist das Fließen von elektrischer Ladung.

• Fließende elektrische Ladung verhält sich ähnlich wie Wasser in geschlossenen Rohren.

• Überall in einem unverzweigten Stromkreis ist die Stromstärke gleich groß - also auch am Ausgang und am Eingang der „Quelle“.

• Elektrizität kann - wie Wasser - nicht zusammengedrückt werden. Deshalb gibt es keine „Staus“: Vor, in und hinter einer Engstelle ist die Stromstärke gleich groß. Deshalb muss in der Engstelle die Fließgeschwindigkeit erhöht sein („Stromschnelle“).

• Durch Engstellen wird jedoch das Fließen im gesamten Stromkreis behindert: Durch Einschalten einer Engstelle wird die Stromstärke kleiner.Alle elektrischen Geräte („Verbraucher“) kann man sich als solche Engstellen vorstellen.

• Elektrische Quellen (Batterien, Netzgeräte, Generatoren) sind also eher Umwälzpumpen: Sie erzeugen trotz Behinderung durch elektrische Geräte eine Strömung. Allerdings ist die Stromstärke, die eine Batterie erzeugen kann, umso kleiner, je stärker die Strömung behindert wird.

Grundaussagen der Modellvorstellung 2

• Durch Parallelschaltung einer Engstelle zu einer anderen wird die ursprüngliche Engstelle weniger eng („Bypass“). Dadurch kann die Pumpe im unverzweigten Teil des Stromkreises eine größere Stromstärke erreichen.

• In zwei Parallelzweigen ist die Stromstärke in dem Zweig größer, in dem die Strömung weniger behindert wird.

• Deshalb fließt bei einem mit einem Kabel kurzgeschlossenen Gerät (fast) alle Elektrizität um das Gerät herum.

Grundaussagen der Modellvorstellung 3