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elektrischer Strom

Elektrodynamik und Elektrotechnik, Strom, die Bewegung von elektrischen Ladungsträgern (Ionen, Elektronen, Elementarteilchen) in einer Vorzugsrichtung. Fliessen diese durch ein ruhendes Medium, z.B. einen Leitungsdraht, spricht man von Leitungsstrom, werden sie mit ihrem Träger durch den Raum bewegt, wie beim Sonnenwind, von Konvektionsstrom. Aufgrund des Relativitätsprinzips sind beide Sichtweisen völlig gleichwertig. Als (technische) Stromrichtung ist die Bewegungsrichtung einer positiven Ladung festgelegt, also immer vom Plus- zum Minuspol. Da in den in Alltag und Technik überwiegend verwendeten metallischen Leitern (z.B. Kupferkabel) jedoch die negativ geladenen Elektronen Träger des Stromes sind, wird bisweilen die Stromrichtung vom Minus- zum Pluspol als physikalische Stromrichtung bezeichnet. Die Stromrichtung ist stets parallel zur Richtung des elektrischen Feldes E.

Kurven, deren Tangenten mit der momentanen Stromrichtung zusammenfallen, heissen elektrische Stromlinien. Beim Gleichstrom führen die Ladungsträger im Mittel eine gerichtete Bewegung aus, die aber durch Streuprozesse und thermische Bewegungen stark verlangsamt sein kann (elektrische Leitung, Elektronenbeweglichkeit). Beim Wechselstrom dagegen schwingen sie unter dem Einfluss eines periodischen elektrischen Feldes.

Die elektrische Stromstärke I ist die pro Zeiteinheit t durch eine Querschnittsfläche A tretende Ladungsmenge Q, also ein Ladungsfluss: I = AdQ/dt. Bewegen sich N Ladungsträger der Ladung Q im Einheitsvolumen mit der Geschwindigkeit  v , dann ist I = NA v Q. Mit der Ladungsdichte r und der Stromdichte j = r v  gilt: . Zwischen j und E gilt die wichtige Beziehung j = sE bzw. U = RI (s: elektrische Leitfähigkeit, U: elektrische Spannung, R: elektrischer Widerstand, Ohmsches Gesetz). Die Einheit des elektrischen Stromes ist das Ampere (1 A), eine der Basiseinheiten des SI-Systems. Das Produkt aus elektrischer Stromstärke und Spannung ist die elektrische Leistung P = IU.

Mit Ausnahme der widerstandslosen Ströme in Supraleitern ist jeder elektrische Strom mit einer Wärmeentwicklung verbunden (Joulesche Wärme, Joulesches Gesetz).

 

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