Quelltext der Seite Elektrische Stromstärke

{{Infobox Physikalische Größe
|Name= elektrische Stromstärke
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|Formelzeichen= <math>I</math>
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|SI= [[Ampere|A]]
|SI-Dimension= I
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}}

Die '''elektrische Stromstärke''' (veraltet auch '''Stromintensität''')<ref name="WeberWeber2013">{{cite book|author=Wilhelm Weber, Heinrich Weber|title=Wilhelm Weber’s Werke|url=https://books.google.de/books?id=R6vwBgAAQBAJ&pg=PA610&hl=de|date=29. Juli 2013|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-662-24693-1|pages=610}}</ref><ref>{{Literatur | Autor=Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer | Titel=Lehrbuch der Experimentalphysik, Band II, Elektrizitätslehre | Auflage=4. | Verlag=Walter de Gruyter & Co. | Ort=Berlin | Jahr=1961 | Seiten=123}}</ref> ist eine [[physikalische Größe]] aus der [[Elektrodynamik|Elektrizitätslehre]], die den [[elektrischer Strom|elektrischen Strom]] bemisst. Die Stromstärke bezieht sich immer auf eine geeignet gewählte [[orientierte Fläche]], beispielsweise die Querschnittsfläche eines [[Leiter (Physik)|Leiter]]s ([[Elektrischer Strom|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 [[Zeitintervall|Zeitspanne]] bezogene [[elektrische Ladung|Ladungsmenge]].

Die Stromstärke ist eine [[Basisgröße]] des [[Internationales Einheitensystem |internationalen Einheitensystems (SI)]] und wird darin in der [[Maßeinheit]] [[Ampere]] mit dem [[Einheitenzeichen]] A angegeben. Ihr [[Formelzeichen]] ist das <math>I</math>; zur Kennzeichnung einer Zeitabhängigkeit wird für den [[Augenblickswert]] der Kleinbuchstabe <math>i</math> verwendet.<ref>DIN 5483-2 ''Zeitabhängige Größen – Teil 2: Formelzeichen.'' 1982.</ref>

Beim [[sinus]]förmigen Wechselstrom, wie er für die praktische [[elektrische Energietechnik|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 [[Periode (Physik)|periodischen]] Strömen konstant und wird ebenfalls mit dem Formelzeichen <math>I</math> angegeben.

In der [[Elektro-Hydraulische Analogie|elektro-hydraulischen Analogie]] entspricht die elektrische Stromstärke dem [[Volumenstrom]] <math>Q</math> eines Fluids in der Rohrleitung.

== Zusammenhänge, die zur Definition genutzt werden können ==
Für einen ''zeitlich konstanten'' Ladungsfluss gilt
:<math>I=\frac {\Delta Q}{\Delta t}</math>
mit der Ladungsmenge <math>\Delta Q</math>, die in der Zeitspanne <math>\Delta t</math> durch eine orientierte Fläche <math>A</math> hindurchtritt.

Bei ''zeitlich veränderlicher'' Stromstärke liefert diese Beziehung den Mittelwert der Stromstärke während der Dauer <math>\Delta t</math>. Hier gibt man aber statt eines Mittelwertes eher den Augenblickswert an:
:<math>I(t) =\lim_{\Delta t\to 0} \frac{\Delta Q(t)}{\Delta t} =\frac{\mathrm dQ}{\mathrm dt} =\dot{Q}</math>.

[[Datei:Stromdichte.svg|mini|Strom in einem Leiter mit der Querschnittsfläche <math>A</math>]]
Die flächenbezogene Stromstärke wird als [[Elektrische Stromdichte|Stromdichte]] <math>\vec J</math> bezeichnet, <math>\mathrm d\vec A</math> ist das zugehörige Flächenelement. Mit ihr lässt sich die Stromstärke schreiben als:
:<math>I=\int\limits_A\vec J\cdot\mathrm d\vec A</math>.
Wenn die Stromdichte gleichmäßig über die Querschnittsfläche verteilt ist, was bei Gleichstrom durch einen homogenen Leiter erfüllt ist, dann vereinfacht sich diese Beziehung zu <math>I=\vec J \cdot \vec A</math> bzw. bei senkrecht durchflossener Fläche zu <math>I = JA</math> oder <math>I = -JA</math>, je nach Orientierung der Fläche.

{{Siehe auch|Maxwell-Gleichungen|Elektrischer Strom#Physikalische Zusammenhänge|titel2=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.<ref name="IEV">IEC 60050, siehe [https://www2.dke.de/de/Online-Service/DKE-IEV/Seiten/IEV-Woerterbuch.aspx?search=131-11-29 DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE: ''Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch''] Eintrag 131-11-29</ref> Bei negativen Ladungsträgern, beispielsweise bei Elektronen, ist die „positive“ Stromrichtung entsprechend entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung dieser Ladungsträger.

In vielen Darstellungen [[elektrische Schaltung|elektrischer Schaltungen]] werden [[Zählpfeil]]e parallel oder antiparallel zur Bewegungsrichtung verwendet. Ihre Richtung ist im Prinzip willkürlich. Da die Stromstärke eine [[Skalar (Mathematik)#Skalare in der Physik|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.<ref>DIN 40110-1:1994 ''Wechselstromgrößen'', Kap. 3.1.</ref>

== Messung ==
{{Hauptartikel|Strommessgerät}}
Zur Strommessung muss der zu messende Strom durch das Messgerät fließen. Es wird daher zum Verbraucher [[Reihenschaltung|in Reihe]] geschaltet.

Digitaltechnische Strommessgeräte sind in der Regel in ihrem Grundaufbau [[Spannungsmessgerät]]e, die den Spannungsabfall über einem eingebauten oder externen [[Messwiderstand]] ([[Shunt (Elektrotechnik)|Shunt]]) messen. Analogtechnische Strommessgeräte nutzen verschiedene Wirkungen des elektrischen Stromes aus:
* [[Elektrochemie|chemische Wirkung]] im [[Silbercoulometer]] (inzwischen nicht mehr verwendet)
* [[Joulesche Wärme|thermische Wirkung]] im [[Hitzdrahtmesswerk]] (inzwischen nicht mehr verwendet), [[Thermoumformer]] und in [[Bimetall]]fühlern (in der Regel nicht mit einer [[Anzeige (Technik)#Anzeigen in der Messtechnik|Anzeige]], sondern mit Schaltfunktion wie in Überstromschutzeinrichtungen und bei der Temperaturregelung im Bügeleisen)
* [[Magnetismus|magnetische Wirkung]] im [[Drehspulmesswerk]] (für [[Gleichstrom]]) und im [[Dreheisenmesswerk]] (auch für den Effektivwert von [[Wechselstrom]]). Es gibt verschiedene weitere [[Stromsensor]]en, welche auf der magnetischen Wirkung basieren.

== Größenordnung ==
{{Hauptartikel|Liste von Größenordnungen der elektrischen Stromstärke|Elektrischer Strom#Elektrischer Strom im Alltag|titel2=Elektrischer Strom im Alltag}}
„Natürliche“ Stromstärken auf der Erde reichen von einem [[Vorsätze für Maßeinheiten#SI-Präfixe|Piko]]<nowiki/>ampere durch einen [[Natriumkanal]] bis zu über hundert [[Vorsätze für Maßeinheiten#SI-Präfixe|Kilo]]<nowiki/>ampere in [[Blitz]]en. Beispiele aus dem Alltag sind der Ladestrom eines Handy-Akkus ([[Größenordnung]] 2&nbsp;A) und der Strom pro [[Pixel#Pixel in Bildsensoren und Bildschirmen|Pixel]] (Größenordnung 1&nbsp;[[Vorsätze für Maßeinheiten|µA]]). Bei einem Mikroampere fließen etwa sechs Billionen [[Elementarladung]]en pro Sekunde durch den Leiterquerschnitt.

An [[Potentialbarriere]]n für die Ladungsträger tritt bei kleinen Stromstärken [[Schrotrauschen]] auf.<ref name="Stiny2015">{{cite book|author=Leonhard Stiny|title=Aktive elektronische Bauelemente: Aufbau, Struktur, Wirkungsweise, Eigenschaften und praktischer Einsatz diskreter und integrierter Halbleiter-Bauteile|url=https://books.google.de/books?id=EHWBCgAAQBAJ&pg=PA260&hl=de|date=2. September 2015|publisher=Springer Fachmedien Wiesbaden|isbn=978-3-658-09153-8|pages=260}}</ref> Sehr kleine Stromstärken kann man durch Abzählen der Ladungsträger messen bzw. gezielt erzeugen. Dabei wird ausgenutzt, dass die elektrische Ladung und damit die Spannung <math>\textstyle{U = Q/C}</math> eines Kondensators eine [[Quantelung]] zeigt, falls in eine der Zuleitungen eine Barriere eingebaut wird, durch die die Leitungselektronen einzeln [[Tunneleffekt|tunneln]] (in einem Leiter ohne Tunnelbarriere ändern sich <math>Q</math> und <math>U</math> kontinuierlich).<ref>Ernst O. Goebel, Uwe Siegner: ''Quantum Metrology: Foundation of Units and Measurements''. Wiley-VCH 2015, ISBN 9783527680924, {{Google Buch|BuchID=H8rvCQAAQBAJ|Seite=132}}.</ref>

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Der elektrische Strom – Eigenschaften und Wirkungen: Teil I}}
{{Wiktionary|Stromstärke}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste SI-Basiseinheit}}

[[Kategorie:Elektrischer Strom]]
[[Kategorie:Physikalische Größenart]]