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Strom

Elektrischer Strom

Elektrischer Strom

Elektrischer Strom ist der Transport elektrischer Ladung. In einem elektrischen Netzwerk erfolgt dieser Transport hauptsächlich durch die Bewegung von Elektronen durch Leiter und Halbleiter unter dem Einfluss einer Potentialdifferenz. Auf dem Gebiet der Elektrizität verursacht die Bewegung von Ionen in einem Elektrolyten oder Plasma auch einen elektrischen Strom. In all diesen Fällen erfolgt der Frachttransport durch Verschieben der Ladungsträger. Zusätzlich wird auch ein elektrischer Strom als Änderung des elektrischen Flusses erzeugt, beispielsweise zwischen den Platten eines Kondensators während des Ladens und Entladens, ohne die Ladungsträger zu bewegen.

Die Intensität des elektrischen Stroms wird in Ampere (A) gemessen, beispielsweise die pro Zeiteinheit verschobene Ladungsmenge, dh in Coulomb (C) pro Sekunde (n): 1 A = 1 C / s.

In verdünnten Gasen, Elektrolytlösungen und geschmolzenen Elektrolyten bewegen sich positive und negative Ionen in entgegengesetzte Richtungen. In einem Metallleiter wandern negativ geladene Elektronen vom negativen Pol (Elektronenüberschuss) zum positiven Pol (Elektronenmangel).

Richtung und Kraft des elektrischen Stroms

Traditionell wird elektrischer Strom als Verschiebung der positiven Ladung ausgedrückt. Als herausgefunden wurde, dass der elektrische Strom normalerweise durch Elektronen verursacht wird, die sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen, wurde dem Elektron per Definition eine negative Ladung zugewiesen. Die alte Definition der Strömungsrichtung blieb daher in Kraft.

Der elektrische Strom wird üblicherweise mit dem Buchstaben I (Stromstärke) angegeben und kann als Verschiebung der elektrischen Ladung pro Zeiteinheit bezeichnet werden. Für einen konstanten Kraftstrom:

Stromstärke

wo:

  • I ist der elektrische Strom, der in Ampere (A) ausgedrückt wird.
  • t die betrachtete Zeit, ausgedrückt in Sekunden.
  • Q die Zeit t Menge der bewegten elektrischen Ladung, ausgedrückt in Coulomb (C).

Die Intensität des elektrischen Stroms wird in Ampere (Symbol: A) gemessen und wird informell auch als Stromstärke in Analogie zur Spannung der elektrischen Spannung bezeichnet.

Strommessung

Ein Amperemeter misst den elektrischen Strom. Das Amperemeter ist in Reihe mit dem zu messenden Stromkreis geschaltet. Um den zu messenden Stromkreis nicht zu stark zu beeinflussen, muss das Gerät einen möglichst geringen Spannungsverlust verursachen.

Ein anderes Verfahren zum Messen von elektrischem Strom ist mit einer Stromzange oder einer Strommesszange. Hierbei handelt es sich um ein Wechselstrommessgerät, das als Klemme ausgebildet ist und um einen stromführenden Leiter gehalten wird. In den Klemmen induziert das um den Leiter herum erzeugte Magnetfeld einen Strom, der ein Maß für den durch den betreffenden Leiter fließenden Strom ist.

Verschiedene Arten elektrischer Ströme

Bewegen sich die geladenen Teilchen innerhalb der makroskopischen Körper in Bezug auf ein bestimmtes Medium, wird dieser Strom als leitender elektrischer Strom bezeichnet. Bewegen die Partikel makroskopisch geladene Körper (z. B. geladene Regentropfen), spricht man von Konvektion.

Wir müssen zwischen Gleichstrom und Wechselstrom sowie zwischen allen Arten von Wechselstrom unterscheiden. In solchen Konzepten wird das Wort "elektrisch" häufig weggelassen.

Gleichstrom

Der Gleichstrom ist ein Strom, dessen Richtung und Größe sich über die Zeit nicht ändern. Der von den Solarmodulen in einer Photovoltaik-Solaranlage bereitgestellte Strom wird im Gleichstrom gewonnen.

Wechselstrom

Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, der sich über die Zeit ändert. Jeder Strom, der nicht konstant ist, würde in diese Klassifizierung fallen. Die Wechselrichter einer Photovoltaik-Solaranlage wandeln den durch den Photovoltaik-Effekt gewonnenen Strom in Wechselstrom um.

Sinusstrom

Der Sinusstrom ist ein periodischer elektrischer Strom, der eine sinusförmige Funktion der Zeit ist. Unter den Wechselströmen ist der Hauptstrom der Strom, dessen Wert nach einem Sinusgesetz variiert. In diesem Fall ändert sich das Potential jedes Endes des Leiters in Bezug auf das Potential des anderen Endes des Leiters abwechselnd von positiv nach negativ und umgekehrt, wobei alle Zwischenpotentiale (einschließlich Nullpotential) durchlaufen werden.

Das Ergebnis ist ein Strom, der ständig seine Richtung ändert: Wenn er sich in eine Richtung bewegt, steigt er an und erreicht ein Maximum, das als Amplitudenwert bezeichnet wird. Dann nimmt er ab und wird an einem bestimmten Punkt gleich Null. Dann steigt er wieder an, jedoch in die andere Richtung und erreicht auch seinen Maximalwert. Anschließend wird es auf Null zurückgesetzt, wonach der Zyklus aller Änderungen fortgesetzt wird.

Quasistationärer Strom

Der quasistationäre Strom ist "ein relativ langsamer Wechselstrom, für dessen Momentanwerte die Gesetze konstanter Ströme mit ausreichender Genauigkeit eingehalten werden. Diese Gesetze sind das Ohmsche Gesetz, Kirchhoffsche Regeln und andere. Der quasistationäre Strom, wie der Strom kontinuierlich, es hat die gleiche Stromstärke in allen Abschnitten eines unverzweigten Stromkreises.

Induktionskapazität und Induktivität werden als gruppierte Parameter verwendet. Normale Industrieströme sind nahezu stationär, mit Ausnahme von Strömen in Fernübertragungsleitungen, bei denen die quasi-stationäre Bedingung entlang der Leitung nicht erfüllt ist. Elektromagnetische Störungen breiten sich daher bei periodisch wechselnden Strömen mit Lichtgeschwindigkeit im Stromkreis aus. Beispielsweise ist ein industrieller Frequenzstrom von 50 Hz für Stromkreise mit einer Länge von bis zu 100 km nahezu stationär.

Hochfrequenter elektrischer Strom

Ein hochfrequenter elektrischer Strom ist ein Wechselstrom (ab einer Frequenz von ungefähr zehn kHz), für den Phänomene wie elektromagnetische Strahlung und die Wirkung der Haut von Bedeutung sind. Wenn außerdem die Wellenlänge der Wechselstromstrahlung mit den Abmessungen der elektrischen Schaltungselemente vergleichbar wird, wird die quasistationäre Bedingung verletzt, was spezielle Ansätze für die Berechnung und Auslegung dieser Schaltungen erfordert.

Wirbelströme

Fehlerströme (Wirbelströme) sind geschlossene elektrische Ströme in einem massiven Leiter, die auftreten, wenn sich der magnetische Fluss, der in ihn eindringt, ändert. Wirbelströme sind also Induktionsströme. Je schneller sich der magnetische Fluss ändert, desto stärker sind die Streuströme. Fehlerströme fließen nicht entlang bestimmter Pfade in den Drähten, aber wenn sie in einem Leiter eingeschlossen sind, bilden sie Wirbelkonturen.

Das Vorhandensein von parasitären Strömen führt zu einer Auswirkung auf die Haut, dh, dass sich elektrischer Wechselstrom und magnetischer Fluss hauptsächlich in der Oberflächenschicht des Leiters ausbreiten. Der Wirbelstrom der Leiter führt insbesondere in den Spulen der Wechselstromspulen zu Energieverlusten.

Um Energieverluste durch Streuströme zu verringern, wird die Aufteilung von Wechselstrommagnetkreisen in voneinander getrennte und senkrecht zur Richtung der Streuströme liegende Platten verwendet, was die möglichen Konturen ihrer Wege begrenzt und verringert stark die Größe dieser elektrischen Ströme. Bei sehr hohen Frequenzen werden anstelle von Ferromagneten Magnetisolatoren für Magnetkreise eingesetzt, bei denen die Störströme aufgrund des sehr hohen Widerstandes praktisch nicht auftreten.

Andere Arten von elektrischem Strom

Der Welligkeitsstrom ist ein periodischer elektrischer Strom, dessen Durchschnittswert über eine Periode von Null verschieden ist.

Einrichtungsstrom ist ein elektrischer Strom, der seine Richtung nicht ändert.

Der periodische Strom ist ein elektrischer Strom, dessen Momentanwerte sich in regelmäßigen Abständen in einer Abfolge ohne Änderungen wiederholen.

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Geändert am: 7. Oktober 2019