46 3Die elektrische Stromstärke – ein Strömen der Elektronen Wie können Materialien den elektrischen Strom leiten? Sina überlegt: „Beim Einschalten setzen sich überall im Stromkreis die Elektronen in Bewegung. Wie sieht das in den Stromleitungen aus?“ Gespielte Ladungen – Modell eines Stromleiters (Abb. 46.1) Etwa 10 Personen stellen sich als positive Ladungen („Atomkerne“, rot markiert) wie in Abb. 46.2 auf (Abstand 1–2 Meter). Gleich viele negative Ladungen („äußere Elektronen“, blau markiert) bewegen sich um die positiven Ladungen. Wichtige Regeln: Ungleiche Ladungen ziehen einander an, gleiche Ladungen stoßen einander ab. Eine positive Ladung benötigt immer eine negative Ladung bei sich, die sie jedoch nicht anzieht. Wie verhalten sich die „äußeren Elektronen“, wenn von einer Seite (Minuspol) Elektronen nachrücken? An der anderen Seite (Pluspol) werden sie „abgesaugt“. Spielt das Beispiel nach. Damit Elektronen durch ein Material strömen können, müssen einige davon („äußere Elektronen“ von Atomen) frei beweglich sein und ihren „Platz“ verlassen. Bei Metallen und Graphit ist das gut möglich. Besonders Kupfer, Aluminium, Silber und Gold sind gute „elektrische Leiter“ (Abb. 46.2). In elektrischen Nichtleitern („Isolatoren“, zB Kunststoffe, Glas …) können die äußeren Elektronen ihren Platz nicht verlassen. Nichtleiter leiten den elektrischen Strom nicht! Wie wird die Stärke des Elektronenstroms angegeben? In einem geschlossenen Stromkreis können Elektronen strömen, wenn durch eine Spannungsquelle ein elektrischer Druckunterschied – eine elektrische Spannung – entsteht ( Seite 40). Elektronen werden vom Minuspol in den Leiter „gepumpt“ und am Pluspol „abgesaugt“. Ein stärkerer Elektronenstrom (Abb. 46.3) Schließe eine Lampe (zB 6V/3W) an eine regelbare Spannungsquelle. Erhöhe langsam die Spannung. Wann beginnt die Lampe zu leuchten? Bei höherer elektrischer Spannung leuchtet die Lampe heller. Der Elektronenstrom durch die Lampe ist bei höherer Spannung stärker. In der gleichen Zeit strömen mehr Elektronen durch den Leiter. Die Stärke des Elektronenstroms wird mit der elektrischen Stromstärke I (von lat. intensio … Ausmaß) in der Maßeinheit Ampere (A) angegeben. Bei 1 Ampere elektrischer Stromstärke fließen 6 Trillionen (6 000 000 000 000 000 000) Elektronen pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt. A1 46.1 Gespielte Ladungen – Modell eines Stromleiters − + − + In elektrischen Leitern (zB Metalle) können sich Elektronen frei bewegen. M elektrischer Leiter elektrischer Nichtleiter 46.2 Modell: In elektrischen Leitern können sich die „äußeren Elektronen“ der Atome gut bewegen. V1 46.3 Ein stärkerer Elektronenstrom 1,5 V 1,5 V 1,5 V schwacher Elektronenstrom geringe Spannung stärkerer Elektronenstrom höhere Spannung Leiterquerschnitt Minuspol Pluspol 46.4 Bei hoher Stromstärke (oben) strömen in einer bestimmten Zeit mehr Elektronen durch den Leiterquerschnitt. Die elektrische Stromstärke I gibt an, wie viele Elektronen in einer bestimmten Zeit durch den Querschnitt eines Leiters strömen. Die Maßeinheit der Stromstärke ist 1 Ampere (A). M Arbeitsheftseite 28 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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