Wie viel Ladung fließt in einer Sekunde durch einen Draht? Verstehe Ampere, rechne mit Ladung und Zeit und lerne, ein Amperemeter richtig in den Stromkreis einzuzeichnen.
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Löse die Aufgaben ohne Nachschlagen. Bei Zahlen sind Dezimalkomma und Dezimalpunkt möglich. Verwende keine Tausenderpunkte.
Lernschritt 1
Stelle dir eine gedachte Schnittfläche durch einen Draht vor. Die elektrische Stromstärke I beschreibt, wie viel elektrische Ladung diese Fläche pro Zeit gerichtet passiert. Es geht also nicht darum, wie viele Elektronen insgesamt im Draht vorhanden sind, sondern um den Ladungstransport durch eine bestimmte Stelle.
Vergleiche zwei Fälle: In beiden misst du genau zwei Sekunden lang. Einmal werden 6 C Ladung transportiert, einmal 12 C. Im zweiten Fall ist die Stromstärke doppelt so groß. Verteilt sich dieselbe Ladungsmenge dagegen auf die doppelte Zeit, ist die mittlere Stromstärke nur halb so groß.
Die Einheit heißt Ampere, abgekürzt A. Das Formelzeichen I ist ein großes i. Verwechsle es nicht mit der Ziffer 1 oder mit dem Einheitenzeichen A. Die elektrische Ladung Q wird in Coulomb (C), die Zeit t in Sekunden (s) angegeben.
1 A =
Hier rechnen wir mit positiven Beträgen für einen gewählten Stromweg. Ein Vorzeichen kann zusätzlich anzeigen, ob der Strom in die festgelegte Bezugsrichtung oder dagegen fließt.
Lernschritt 2
Immer dieselbe Messdauer: 2 s. Jeder Punkt zählt 1 C Ladung, die in diesem Intervall den betrachteten Querschnitt passiert hat.
6 C / 2 s = 3 A. Pro Sekunde passieren im Mittel 3 C den Querschnitt.
Zählbild, keine Momentaufnahme eines Drahtes: Die Punkte sind weder einzelne Elektronen noch reale Ladungspakete.
Immer dieselbe Messdauer: 2 s. Jeder Punkt zählt 1 C Ladung, die in diesem Intervall den betrachteten Querschnitt passiert hat.
12 C / 2 s = 6 A. Doppelte Ladung in derselben Zeit ergibt den doppelten Strom.
Zählbild, keine Momentaufnahme eines Drahtes: Die Punkte sind weder einzelne Elektronen noch reale Ladungspakete.
Schalte zwischen beiden Fällen um. Was bleibt gleich? Die Messdauer von 2 s. Was ändert sich? Die transportierte Ladung steigt von 6 C auf 12 C. Daher steigt die Stromstärke von 3 A auf 6 A.
Die Punkte sind gedachte Ladungspakete, keine maßstabsgetreue Darstellung eines Drahtes. Ein Coulomb entspricht dem Betrag der Ladung von ungefähr 6,24 · 1018 Elektronen. Dass die Pakete nebeneinander liegen, sagt nichts über reale Elektronenabstände oder ihre Geschwindigkeit aus.
Stromstärke ist keine Geschwindigkeit. „Mehr Ampere“ bedeutet mehr Ladung pro Sekunde durch einen Querschnitt, nicht eine bestimmte Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde.
Lernschritt 3
Bei konstanter Stromstärke gilt I = Q/t. Bei schwankendem Strom ergibt die transportierte Ladung geteilt durch die gesamte Messdauer die mittlere Stromstärke. Hier rechnen wir mit positiven Beträgen.
Beispiel · Schritt für Schritt
In 30 s passieren 12 C einen Leiterquerschnitt. Wie groß ist die mittlere Stromstärke?
Q = 12 C · t = 30 s · gesucht: I
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| I = Qt |
1Die gesuchte Größe zuordnen
Stromstärke beschreibt transportierte Ladung pro Zeit. |
| I = 12 C30 s = 0,40 A |
2Einsetzen und Einheit prüfen
Coulomb pro Sekunde ist Ampere. Die Zeit steht bereits in Sekunden. |
| 0,40 A · 30 s = 12 C |
3Durch Rückrechnung prüfen
Der berechnete Strom liefert über 30 s die angegebene Ladung. |
Beispiel · Schritt für Schritt
Ein konstanter Strom von 0,25 A fließt 2 min lang.
I = 0,25 A · t = 2 min
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| t = 2 · 60 s = 120 s |
1Zeit umrechnen
Ampere bedeutet Coulomb pro Sekunde. Deshalb rechnen wir die Minuten zuerst um. |
| Q = I · t |
2Formel nach Q auflösen
Multipliziere I = Q/t auf beiden Seiten mit t. |
| Q = 0,25 A · 120 s = 30 C |
3Einsetzen und deuten
A · s entspricht C. Die Ladung wird transportiert, nicht im Gerät verbraucht. |
Beispiel · Schritt für Schritt
Bei konstant 80 mA sollen 2,4 C einen Querschnitt passieren.
I = 80 mA · Q = 2,4 C
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| I = 0,080 A |
1Milliampere in Ampere umrechnen
Teile den Zahlenwert durch 1000. |
| t = QI |
2Nach der Dauer umstellen
Aus Q = I · t folgt durch Teilen durch I die gesuchte Zeit. |
| t = 2,4 C0,080 A = 30 s |
3Berechnen und prüfen
0,080 A · 30 s ergeben wieder 2,4 C. |
Lernschritt 4
„Milli“ bedeutet ein Tausendstel. Kleine Stromstärken werden deshalb häufig in Milliampere (mA) angegeben. Zum Wechsel von A nach mA multiplizierst du die Zahl mit 1 000. Zurück nach A teilst du durch 1 000.
1 A = 1 000 mA
250 mA = 0,250 A
0,035 A = 35 mA
Beispiel: Eine Anzeige zeigt 80 mA. Das sind 0,080 A. Bei dieser konstanten Stromstärke werden in 10 s insgesamt 0,080 A · 10 s = 0,80 C transportiert.
Schreibe Einheit und Zahlenwert gemeinsam auf. Die Aussage „Der Strom ist 250“ ist unvollständig. 250 mA und 250 A unterscheiden sich um den Faktor 1 000. Prüfe außerdem, ob das Display Ampere, Milliampere oder Mikroampere anzeigt.
Lernschritt 5
A in Reihe: Der gesamte Lampenstrom durchfließt auch das Amperemeter.
Verfolge den Weg vom Pluspol über A und Lampe zum Minuspol. Es gibt keinen Abzweig am Messgerät.
Der Pfeil zeigt die technische Stromrichtung im äußeren Kreis. Die Quelle und Lampe sind als passende Schulbauteile gedacht.
Ein Amperemeter muss von genau dem Strom durchflossen werden, den du messen möchtest. Deshalb wird der betrachtete Stromweg aufgetrennt und das Messgerät in Reihe eingefügt. „In Reihe“ bedeutet: Die Ladung durchquert nacheinander Messgerät und Lampe.
Ein ideales Amperemeter hat keinen elektrischen Widerstand. Ein reales besitzt einen kleinen Widerstand, damit es den Strom möglichst wenig verändert. Gerade deshalb darfst du ein Strommessgerät nicht direkt zwischen die Pole einer Batterie anschließen: Es kann einen Kurzschluss verursachen.
Vorgehen · Schritt für Schritt
Du möchtest den Strom durch ein passendes Glühlämpchen messen.
Angeleitetes Schulmodell mit geeigneter Kleinspannung.
| Prüfschritt | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| Quelle ausschalten oder trennen |
1Aufbau spannungsfrei vorbereiten
Vor dem Umstecken darf der Schulstromkreis nicht versorgt sein. |
| Den Lampenstromweg auftrennen |
2Messgerät in Reihe einfügen
Der gesamte zu messende Strom muss durch das Amperemeter und anschließend durch die Lampe fließen. |
| Stromfunktion und passende Buchse wählen |
3Messgerät passend vorbereiten
Für die Batterie Gleichstrommessung verwenden; Geräteanleitung, zulässigen Bereich und betreuende Person beachten. |
| Kontrollieren, einschalten, mit Einheit ablesen |
4Das Messergebnis zuordnen
Prüfe besonders, ob A oder mA angezeigt werden. Einen feineren Bereich nur entsprechend der Anleitung wählen. |
Diese Schritte gehören zu angeleiteten Versuchen mit geeigneter Kleinspannung. Niemals an Steckdosen messen. Ein Multimeter muss für Strommessung anders angeschlossen werden als für Spannungsmessung; nur den Drehschalter umzustellen genügt oft nicht.
Lernschritt 6
In einem stationären unverzweigten Stromkreis ist die Stromstärke an jeder Stelle gleich. Vor der Lampe werden pro Sekunde genauso viele Coulomb transportiert wie hinter ihr. Wäre das dauerhaft anders, müsste sich im Bauteil immer mehr Ladung ansammeln oder daraus verschwinden.
Die Lampe wandelt elektrische Energie in Licht und Wärme um. Sie verbraucht keine Ladung. Wenn vor der Lampe 0,20 A gemessen werden, müssen unter diesen Bedingungen auch hinter ihr 0,20 A fließen.
An einer Verzweigung kann sich der Strom auf mehrere Wege verteilen. Dann vergleicht man nicht jeden Teilstrom mit dem gesamten Strom, sondern addiert die Teilströme. Beispiel: 0,50 A teilen sich in 0,20 A und 0,30 A auf. Insgesamt bleibt der Ladungstransport ausgeglichen. Reihen- und Parallelschaltungen vertiefen diesen Zusammenhang später.
Lernschritt 7
Beispiel · Schritt für Schritt
Zuerst fließen 10 s lang 0,20 A, anschließend 30 s lang 0,40 A. Bestimme den Mittelwert über beide Abschnitte.
Die Stromstärke ist innerhalb jedes Abschnitts konstant.
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| Q₁ = 0,20 A · 10 s = 2 C Q₂ = 0,40 A · 30 s = 12 C |
1Für jeden Abschnitt die Ladung berechnen
Der stärkere Strom fließt hier dreimal so lange. |
| Qges = 14 C tges = 40 s |
2Ladungen und Zeiten addieren
Beide Abschnitte gehören zur betrachteten Messdauer. |
| Imittel = 14 C40 s = 0,35 A |
3Gesamtladung durch Gesamtzeit teilen
Der einfache Mittelwert 0,30 A wäre falsch, weil die Zeitabschnitte unterschiedlich lang sind. |
Selbst ausprobieren
Mit Tipps lernen oder ohne Hilfe testen – du entscheidest.
Wähle deine Stufe. Du löst jeweils sechs Aufgaben mit direkter Rückmeldung, Tipps und Rechenwegen.
Optional: Dein Fortschritt wird nur in diesem Browser gespeichert.
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Löse die Aufgaben ohne Nachschlagen. Bei Zahlen sind Dezimalkomma und Dezimalpunkt möglich. Verwende keine Tausenderpunkte.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Physikhelfer
Öffne „Stromstärke und Ladung“, wähle die gesuchte Größe und gib deine Werte mit Einheiten ein. Der Physikhelfer zeigt dir den Rechenweg. Für konstante Stromstärke; I ist sonst die mittlere Stromstärke im Zeitraum. Es werden Beträge betrachtet.
Passende Aufgabe öffnen →Kostenlos und ohne Anmeldung. Ein Rücklink führt dich wieder zu dieser Erklärung.
Dein Wissen anwenden
Löse die Aufgaben zuerst auf Papier. Öffne danach die Lösung. Bei einem Fehler führt dich der Link zur passenden Erklärung zurück.
Pro Sekunde werden durch den betrachteten Querschnitt 2 C Ladung gerichtet transportiert.
Erklärung wiederholen →I = Q geteilt durch t = 18 C geteilt durch 6 s = 3 A.
Erklärung wiederholen →75 mA = 0,075 A. Von Milliampere nach Ampere teilst du durch 1 000.
Erklärung wiederholen →3 min = 180 s. Q = I · t = 0,15 A · 180 s = 27 C.
Erklärung wiederholen →In Reihe in den betrachteten Stromweg, damit der zu messende Strom durch das Gerät fließt. Nicht direkt zwischen die Pole der Quelle.
Erklärung wiederholen →Ebenfalls 0,30 A. Die Lampe wandelt Energie um; sie verbraucht keine elektrische Ladung.
Erklärung wiederholen →Der Selbstcheck hilft dir zu erkennen, welchen Schritt du noch üben solltest. Rechne nach einer Korrektur eine ähnliche Aufgabe ohne Hilfe.
Nein. Sie beschreibt transportierte Ladung pro Zeit durch einen Querschnitt. Auch in einem stromlosen Metalldraht gibt es Elektronen.
Bei einer Gleichstrommessung kann die tatsächliche Stromrichtung der gewählten Anschlussrichtung entgegengesetzt sein. Das Minus bedeutet nicht automatisch einen Defekt. Beachte die Anleitung und ändere den Aufbau nur spannungsfrei.
Ja, als mittlere Stromstärke über das betrachtete Zeitintervall. Für den genauen zeitlichen Verlauf braucht man weitere Messwerte.
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Diese Materialien ergänzen die Erklärung und unterstützen dich beim Üben und Nachschlagen.
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