Unterschied zwischen Energiestromstärke und Stromstärke?
Hallo! Ich schreibe kommenden Freitag eine Arbeit und bin sehr schlecht in Physik! Ich verstehe nicht, was der Unterschied zwischen der elektrischen Stromstärke I und der Energiestromstärke ist? Soweit ich weiss, versteht man unter der elektrischen Stromstärke den Transport der Elektronen.. also das was durch die Leiter fließt und von der Spannungsquelle angetrieben wird.. aber was ist denn die Energiestromstärke und was ist ihre formel? danke im voraus!
4 Antworten
Also die Stromstärke im Sinne von fließenden Elektronen, ist eigentlich recht leicht zu verstehen. Elektronen verkörpern Teilchen mit einer gewissen Ladung, und die Änderung eben dieser Ladung in einem gewissen Zeitraum bezeichnet man als elektrischen Strom, wobei eben die elektrische Stromstärke eine Größe mit der Einheit Ampere ist.
Ein hierzu passende Analogie wäre ein Fluss. Ein Fluss besteht aus Wasser, und die Stromstärke eines Flusses an einer Stelle wäre ja dann Wasser pro Zeit. Was genau will ich damit verdeutlichen? Ganz einfach, dass wenn von Strom die Rede ist, immer die Rede ist von der Änderung von Etwas (pro Zeit), also zum Beispiel:
- Ladung pro Zeit = elektrische Stromstärke
- Wasser pro Zeit = Stromstärke eines Flusses
- Energie pro Zeit = "Energiestromstärke"
Also was muss ich mir unter einer "Energiestromstärke" vorstellen? Im Endeffekt eigentlich nur die Änderung der Energie zu einem gewissen Zeitpunkt (oder in einem gewissen Zeitraum). Also sollten wir uns zuerst mal fragen, wie lautet den die Formel für die elektrische Energie/Arbeit:
E= W = U*q [ q= Ladung ; U=Spannung; E= Energie , W= Arbeit ]
Und die Änderung eben dieser, Energie pro Zeit, ist uns allerdings auch schon bekannt. Energie pro Zeit ist das Prinzip der Leistung (P) und die Formel für die elektrische Leistung lautet:
P= E/t = U*q/t = U*I
Was ist mit dem q/t passiert, wieso steht nun anstelle von diesen die Stromstärke? Wir erinnern uns nochmal an den Anfang. Die elektrische Stromstärke ist ja Ladung pro Zeit, und nicht anderes steht hier: q/t = Ladung durch Zeit.
Also ich fasse nochmal zusammen, eine Stromstärke von Etwas ist stets die Änderung von Etwas (pro Zeit oder in einem Zeitraum), und um nochmal auf die 2 Größen der elektrischen und energetischen Stromstärke zurückzukommen:
I = q/t ( Ladung durch Zeit = elektrische Stromstärke im Zeitraum t)
P = E/t = U*I ( Energie pro Zeit = Leistung = "Energiestromstärke" im Zeitraum t)
Bei der Ladung q und der Energie E handelt es sich stets um die Differenz aus "Energie später" und "Energie vorher" bzw. "Ladung später" und " Ladung vorher", da sich diese beiden Größen eben in dem Zeitraum t um diese Differenz verändert haben.
Dein Gedanke ist nicht hunderprozentig falsch. Mir sei an dieser Stelle der Vergleich mit der Strecke und der Geschwindigkeit erlaubt, damit das Problem vielleicht noch ein wenig deutlicher wird.
Also die Entfernung (= Strecke) zu einem Punkt bleibt zu jedem Zeitpunkt gleich. Das heißt, dass zu keinem Zeitpunkt eine Änderung (pro Zeit) vorlag. Die Änderung der Strecke hätte dabei die Form : s/t = v (Strecke pro Zeit = Geschwindigkeit) ; Man könnte die Geschwindigkeit analog zu obiger Erklärung einen "Orts-strom" nennen. Die Geschwindigkeit gibt also die Änderung des Ortes pro Zeit an. Genau so verhält es sich auch mit der Leistung. Das einzige Problem hierbei, du musst die Energie eines Elektrons wie eine Höhe auffassen. Am Anfang besitzt das Elektron die Energie E= U*q . Aufgrund des Energieerhaltungssatzes kann keine Energie verloren gehen. Und um einen Widerstand zu überwinden verbrauchen die Elektronen einen Teil ihrer Energie. Wenn man das graphisch darstellt kann man sich die Energie eines Elektrons wie die Strecke vorstellen und Widerstände wie plötzliche Sprünge. Da man allerdings mit "voller Energie" startet, "fährt man rückwärts". Und die Änderung der Energie in einer gewissen Zeit ( im übertragenen Sinne die Geschwindigkeit) entspricht der Leistung.
Um also auf dich zurückzukommen: "die leistung sagt wie viel energie pro sekunde die Elektronen im stromkreis transportieren?"
Nein, die Leistung sagt aus, wie sich die Energie der Elektronen in einer gewissen Zeit ändert. Diese "verlorene Energie" kann dann zum Beispiel bei einer Glühlampe in "Lichtenergie" umgewandelt werden. Bei Ohmschen Widerständen wird diese (wenn ich mich jetzt nicht irre) in Wärme umgewandelt. "Die Leistung ist also die Energie-Geschwindigkeit auf der Energie-strecke"
Leistung, also die Änderung der Energie der Elektronen tritt übrigens zum Beispiel an Widerständen auf. Mithilfe des Ohmschen Gesetzes kannst du ja die Stromstärke an einem Widerstand berechnen:
U = R* I ----> I = U/R
Mithilfe der Stromstärke, also der Änderung der Ladung, weißt du halt wie viele Elektronen pro Zeiteinheit sich durch den Widerstand bewegen und wenn du nun weißt du ja über die Spannung, also Energie pro Ladung, wie viel Energie ein Elektron besitzt. Nun kannst du mithilfe der am Widerstand anliegenden Spannung ausrechnen, wie viel Energie der Ladung pro Zeiteinheit umgesetzt wird, kurz: "elektrische Leistung" ; also:
P = (U*q)/t = U*I
Beides sind physikalische Größen, die den Strom einer mengenartigen Größe beschreiben.
Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel elektrische Ladung pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließt (hat nur indirekt was mit Elektronenstromstärke zu tun).
Die Energiestromstärke gibt an, wie viel Energie pro Sekunde durch einen festgelegten Querschnitt fließt.
Im Beispiel des elektrischen Stroms ist die Energiestromstärke IE das Produkt aus elektrischen Potential phi und der elektrischen Stromstärke, also
IE = phi * I.
Bei einem Widerstand zum Beispiel ist vorher das elektrische Potential phi1 und nachher phi2, dann hast du also vorher eine größere Energiestromstärke phi1 * I als nachher, phi2 * I.
Die fehlende Energie P = (phi1-phi2) * I = U * I ist dann die sogenannte (Prozess)leistung, also der Energiestrom, der im Widerstand abgegeben wird.
Das Wort "Energiestromstaerke" hat nichts mit der Stromstaerke zu tun, sondern mit dem Energiestrom. Man bezeichnet damit die elektrische Leistung(Watt), also das Produkt aus Strom und Spannung. Zur Vermeidung von Missverstaendnissen wuerde ich immer den Begriff "Leistung" verwenden.
Das Missverständnis rührt daher, dass Energiestromstärke und Leistung nicht das gleiche sind. Zwar ist auch die Leistung eine Energiestromstärke, aber eben die durch die Potentialdifferenz im Widerstand an den Widerstand abgegebene Energie.
Bei Interesse siehe meine Antwort.
Ich kann in deiner Antwort keinen Unterschied zwischen Energiestromstaerke und Leistung erkennen. Potentialdifferenz am Widerstand ist doch = Spannung?
Und die Stromstaerke gibt nicht den Ladungsfluss pro Sekunde an, sie keine zeitbezogene Einheit, im Gegensatz zur Leistung, denn 1 Watt = 1 J/sec.
Also, Energiestromstaerke ist dasselbe wie Leistung.
Energiestromstärke gibt es nicht, keine Ahnung was du damit meinen könntest.
Wow danke, sehr ausführlich! Also p= u•i verstehe ich.. Die Definition der Physikalischen Leistung wäre also : die leistung sagt wie viel energie pro sekunde die Elektronen im stromkreis transportieren? Also wie viel Watt eine Glühlampe (beispielsweise) braucht, um sie in Lichtenergie umzuwandeln?