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  Durch den Schlauch fließen 100 Liter pro Minute!

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  Hier fahren ca. 2000 Autos pro Stunde vorbei.

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  Warum staut sich hier der Verkehr?
  Simulation des Verkehrsflusses

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  Und ewig fließt das Wasser...
  (Video der Teekanne.)

Versuche

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:

$$10,096\,\rm s$$

$$\text{Stromstärke}=\frac{\text{Wassermenge}}{\text{Zeitdauer}} = \frac{2\,\rm l}{10{,}096\,\rm s}=0{,}198\rm\frac{l}{s}$$

Statt in Litern pro Sekunde kann man die Stromstärke auch in Millilitern pro Sekunde angeben:

$$I = \frac{2000\,\rm l}{10{,}096\,\rm s} = 198\rm\frac{ml}{s} \ \ \ \ \ \text{ }$$ 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:

$$I = 0{,}198\rm\frac{l}{s} = 11{,}89\rm\frac{l}{min} = 11890\rm\frac{ml}{min}$$

Versuch: "Menschenstromstärke"

Aufbau

Eine Schulklasse läuft im Kreis um eine Tischreihe. An einer Stelle des Kreises stehn zwei Schüler:innen und zählen dort 10 Sekunden lang wieviele Personen vorbeilaufen. Eine dritte Schüler:in 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) $$I_{Pers}= \frac{7\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 0{,}7\,\rm\frac{Pers}{s}$$

b) $$I_{Pers}= \frac{13\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 1{,}3\,\rm\frac{Pers}{s}$$

c) $$I_{Pers}= \frac{22\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 2{,}2\,\rm\frac{Pers}{s}$$

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.

Die Menschenstromstärke gibt an, wieviele Personen pro Sekunde im Mittel an der Zählstelle vorbeilaufen. Eine große Stromstärke erreicht man, indem viele Personen nebeneinander laufen und indem die Personen schnell laufen.

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

Dieses Ampèremeter misst wieviel Strom vor Lämpchen 1 fließt.

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:

1. Der Zeiger des Ampèremeter schlägt in die falsche Richtung aus.
2. Der Zeiger macht nur einen minimalen Ausschlag.
3. Der Zeiger geht über die maximale Anzeige hinaus.

Wie man das löst:

1. Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
2. Man wählt einen kleineren Messbereich.
3. Man wählt einen größeren Messbereich.

Festlegung und Formel der elektrischen Stromstärke

Fließt elektrische Ladung, so gibt die Stromstärke $$I$$ an wieviel Ladung $$Q$$ an einer Stelle pro Zeit $$t$$ durchfließt. Sie wird in Coulomb pro Sekunde oder Ampère gemessen: $$\begin{align} \textrm{Stromstärke} &= \frac{\textrm{Ladung}}{\textrm{Zeit}}\\ \textrm{ein Ampère} &=\frac{\textrm{ein Coulomb}}{\textrm{eine Sekunde}} \end{align}$$ $$\begin{align} I &= \frac{Q}{t}\\ 1\,\rm A &=\frac{1\,\rm C}{1\,\rm s} \end{align}$$

Aufgaben zur Stromstärke

Wasserstromstärken

1) Badewanne füllen

Moritz will ein Bad nehmen und dreht den Hahn voll auf. Die Badewanne, welche

$$140\,\rm l$$ fasst, ist nach $$7\,\rm min$$ voll.

• Berechne die Stärke des Wasserstroms, der aus dem Hahn in die Wanne läuft in Litern pro Minute und in Litern pro Sekunde.

2) Drei-Flüsse-Stadt Passau

Die Flüsse Inn, Donau und Ilz am Dreiflüsseeck in Passau.

Passau ist bekannt dafür, dass in ihr die drei Flüsse Inn, Donau und Ilz zusammenfließen. Wegen der Hochwassergefahr wird ständig die Wasserhöhe, der sogenannte "Pegel" und an einigen Stellen auch die Stromstärke, der sogenannte "Abfluss" gemessen. (Siehe Gewässerkundlicher Dienst Bayern)

Die Flüße sind unterschiedlich groß und haben deswegen auch ganz unterschiedliche Stromstärken:

Inn: $$740 \,\rm \frac{m^3}{s}$$

Donau: $$640\,\rm \frac{m^3}{s}$$

Ilz: $$16\,\rm \frac{m^3}{s}$$

Nach dem Zusammenfließen nennt man den Fluss immer noch "Donau".

• Wie groß ist die Stromstärke der Donau hinter Passau?

Elektrische Stromstärke

4) Knotenregel in Schaltplänen

Berechne mit Hilfe der Knotenregel die unbekannten Stromstärken.

Lösungen

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