SfC Home > Physik > Elektrizität >
von Ron Kurtus (überarbeitet am 23. Oktober 2019)
Die Grundeinheiten eines einfachen Stromkreises sind Ampere, Volt und Ohm.
Ein einfacher Stromkreis besteht typischerweise aus einer Spannungsversorgung, Metalldrähten, die den elektrischen Strom leiten, und einem oder mehreren Widerständen, die der Stromleitung widerstehen. Der Strom kann Gleichstrom (DC) oder Wechselstrom (AC) sein, und es sollte keine zusätzlichen Geräte geben, die den Strom beeinflussen.
Die Einheit für den elektrischen Strom – das Ampere – ist eine grundlegende internationale Standardeinheit (SI). Die Spannungseinheit und die Widerstandseinheit sind vom Ampere und anderen Standardeinheiten abgeleitet. Leider hat das internationale Komitee von Wissenschaftlern die Definitionen komplizierter gemacht, als sie sein müssten.
Fragen, die Sie vielleicht haben, sind:
- Was ist die Definition eines Ampere?
- Was ist ein Volt?
- Was ist die Einheit des Widerstands?
In dieser Lektion werden diese Fragen beantwortet. Nützliches Tool: Umrechnung von Einheiten
Ampere
Das Ampere (A) ist eine grundlegende SI-Einheit des elektrischen Stroms. Es kann definiert werden als die Menge an elektrischer Ladung oder die Anzahl der Elektronen, die einen Punkt in einem Stromkreis in einer Sekunde passieren. Ein Ampere entspricht 6,241*1018 Elektronen, die einen Punkt pro Sekunde passieren, oder einem Coulomb pro Sekunde. (Das Coulomb (C) ist die SI-Einheit der elektrischen Ladung.)
Die offizielle SI-Definition eines Ampere ist etwas bizarr:
„Das Ampere ist der konstante Strom, der, wenn er in zwei geraden, parallelen Leitern von unendlicher Länge und vernachlässigbarem kreisförmigem Querschnitt fließt und im Abstand von 1 Meter im Vakuum angeordnet ist, zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2*10-7 Newton pro Meter Länge erzeugt.“
Anmerkung: Meiner Meinung nach ist die Forderung nach einem Leiter von unendlicher Länge und „vernachlässigbarem“ Querschnitt nicht praktikabel und gehört nicht in eine Standarddefinition. Außerdem gibt es unausgesprochene Implikationen des Verhältnisses von Kraft zwischen zwei Drähten und Strom, die ausgedrückt werden sollten.
Da A eine grundlegende SI-Einheit ist, wird es nicht in Bezug auf andere Einheiten ausgedrückt.
Volt
Das Volt (V) ist die abgeleitete SI-Einheit des elektrischen Potenzials oder der elektromotorischen Kraft, die die Bewegung der Elektronen bewirkt. Da eine Elektrizitätsquelle Energie erzeugt, kann ein Volt als die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis definiert werden, die ein Joule (J) Energie pro Coulomb (C) Ladung überträgt, die sie durchläuft.
V = J/C
Spannung kann auch als elektrisches Potential entlang eines Drahtes angegeben werden, wenn ein elektrischer Strom von einem Ampere ein Watt (W) an Leistung (W = J/s) abgibt.
V = W/A
Ein Volt kann in SI-Basiseinheiten als 1 V = 1 kg m2 s-3 A-1 (ein Kilogramm Meter im Quadrat pro Sekunde im Kubik pro Ampere) angegeben werden.
Unter Berücksichtigung der offiziellen SI-Definition eines Ampere ist ein Volt auch gleich der Potentialdifferenz zwischen zwei parallelen, unendlichen Ebenen, die einen Abstand von 1 Meter haben und ein elektrisches Feld von 1 Newton pro Coulomb erzeugen.
Ohm
Das Ohm (Ω) ist die Einheit des elektrischen Widerstandes in einem Stromkreis. Es ist definiert als der Widerstand zwischen zwei Punkten eines Leiters, wenn eine konstante Potentialdifferenz von 1 Volt (V), die an diese Punkte angelegt wird, in dem Leiter einen Strom von 1,0 Ampere (A) erzeugt, vorausgesetzt, der Leiter ist nicht die Quelle einer elektromotorischen Kraft, wie z.B. in einer Batterie.
Ω = V/A
Dies ist auch die Gleichung des Ohmschen Gesetzes.
Die Angabe des Widerstands in den SI-Einheiten:
Ω = kg m2 s-3 A-2
Der elektrische Widerstand ist auch eine Funktion des Querschnitts des Drahtes und seiner Temperatur.
Zusammenfassung
Das Ampere (A) ist eine SI-Basiseinheit, die die Menge der elektrischen Ladung oder die Anzahl der Elektronen angibt, die in einer Sekunde einen Punkt in einem Stromkreis passieren. Das Volt (V) ist das elektrische Potenzial, das die Elektronen dazu bringt, sich durch einen Draht zu bewegen. Es ist ein Joule Energie pro Coulomb der Ladung. The ohm (Ω) is the unit of electric resistance equal to the 1 volt divided by 1 ampere.
Excel in what you do
Resources and references
Ron Kurtus‘ Credentials
Websites
Unit of electric current (ampere) – National Institute of Standards and Technology (NIST)
Ampere – Wikipedia
Coulomb Force – Wolfram Science World
Coulomb – Wikipedia
Voltage – HyperPhysics
Electric Potential Difference – Physics Classroom
Volt – Wikipedia
Ohm – Wikipedia
DC and AC Electricity Resources
Physics Resources
Books
Teach Yourself Electricity and Electronics by Stan Gibilisco; McGraw-Hill; (2001) $34.95 – Guide for professionals, hobbyists and technicians desiring to learn AC and DC circuits
Questions and comments
Do you have any questions, comments, or opinions on this subject? If so, send an email with your feedback. I will try to get back to you as soon as possible.
Click on a button to bookmark or share this page through Twitter, Facebook, email, or other services: