Die elektrische Stromstärke (der Ladungs-Durchsatz)
Versuch: Messen der Stromstärke
- Aufbau
Drei Lämpchen sind in einem verzweigten Stromkreis eingebaut.
- Beobachtung
Das Lämpchen 1 leuchtet wesentlich heller als die Lämpchen 2 und 3.
- Folgerung und Messung
Durch das Lämpchen 1 fließt mehr Strom als durch die Lämpchen 2 und 3. Mit einem Stromstärkemessgerät ("Ampèremeter") soll das nun gemessen werden:
Um die Stärke des Stroms an einer bestimmten Stelle zu messen, muss der Stromkreis an dieser Stelle unterbrochen werden. Dabei geht dann auch das Lämpchen aus.
Mit dem Ampèremeter verbindet man die Kabel wieder. Der Strom fließt jetzt durch das Messgerät anstatt durch das Kabel. Der Stromkreis ist geschlossen und das Lämpchen leuchtet wieder.
Was schiefgehen kann:
- Der Zeiger des Ampèremeter schlägt in die falsche Richtung aus.
- Der Zeiger macht nur einen minimalen Ausschlag.
- Der Zeiger geht über die maximale Anzeige hinaus.
Wie man das löst:
- Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
- Man wählt einen kleineren Messbereich.
- Man wählt einen größeren Messbereich.
Versuch: Wasserstromstärke eines Wasserhahns
- Aufbau
Der Wasserhahn wird voll aufgedreht und ein Messzylinder mit zwei Litern Wasser gefüllt. Mit mehreren Stoppuhren wird gemessen wie lange das dauert.
- Messung
Wassermenge: 2l Zeitdauer: 9,87s 10,32s 9,94s 10,12s 10,23s
- Auswertung
Mittelwert der Zeitdauer: [math]10,096\,\rm s[/math]
- [math]\text{Stromstärke}=\frac{\text{Wassermenge}}{\text{Zeitdauer}} = \frac{2\,\rm l}{10{,}096\,\rm s}=0{,}198\rm\frac{l}{s}[/math]
Statt in Litern pro Sekunde kann man die Stromstärke auch in Millilitern pro Sekunde angeben:
- [math] I = \frac{2000\,\rm l}{10{,}096\,\rm s} = 198\rm\frac{ml}{s} \ \ \ \ \ \text{ }[/math] In einer Sekunde kann man also ungefähr ein Wasserglas füllen.
Die Stromstärke kann man auch in Litern pro Minute angeben. Das ist der 60-fache Zahlenwert von der Angabe in Litern pro Sekunde.
Oder in Millilitern pro Minute. Dazu mulipliziert man die Maßzahl noch mit 1000:
- [math] I = 0{,}198\rm\frac{l}{s} = 11{,}89\rm\frac{l}{min} = 11890\rm\frac{ml}{min} [/math]
Versuch: "Menschenstromstärke"
- Aufbau
Eine Schulklasse läuft an einer Zählstelle vorbei. Dort zählen zwei SchülerInnen 10 Sekunden lang wieviele Personen vorbeilaufen. Eine dritte SchülerIn stoppt mit einer Handstoppuhr die Zeit.
- a) Die Klasse läuft gemächlich im "Gänsemarsch".
- b) Die Klasse läuft gemächlich in Zweierreihen.
- c) Die Klasse läuft zügig in Zweierreihen.
- Messung
- a) 7 Personen in 10 Sekunden
- b) 13 Personen in 10 Sekunden
- c) 22 Personen in 10 Sekunden
- Auswertung
- a) [math]I_{Pers}= \frac{7\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 0{,}7\,\rm\frac{Pers}{s}[/math]
- b) [math]I_{Pers}= \frac{13\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 1{,}3\,\rm\frac{Pers}{s}[/math]
- c) [math]I_{Pers}= \frac{22\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 2{,}2\,\rm\frac{Pers}{s}[/math]
Die Menschenstromstärke hat sich durch die Zweierreihe im Vergleich zur Einerreihe ungefähr verdoppelt, was ja auch logisch ist, denn es laufen zwei Personen nebeneinander.
Auch durch die größere Laufgeschwindigkeit passieren mehr Personen pro Zeit die Zählstelle und somit erhöht sich die Stromstärke.
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Die Menschenstromstärke gibt an, wieviele Personen pro Sekunde im Mittel an der Zählstelle vorbeilaufen.
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