Umrechner für elektrische Stromstärke
Elektrischer Strom — Von Neuronen bis zu Blitzen
Meistern Sie die Einheiten des elektrischen Stroms in Elektronik, Energiesystemen und Physik. Von Mikroampere bis Megaampere, verstehen Sie den Stromfluss über 30 Größenordnungen — vom Einzelelektronen-Tunneln bis zu Blitzeinschlägen. Erforschen Sie die Quanten-Neudefinition des Ampere von 2019 und reale Anwendungen.
Grundlagen des Elektrischen Stroms
Was ist Strom?
Elektrischer Strom ist der Fluss von Ladung, wie Wasser, das durch ein Rohr fließt. Höherer Strom = mehr Ladung pro Sekunde. Gemessen in Ampere (A). Richtung: von positiv nach negativ (konventionell) oder Elektronenfluss (negativ nach positiv).
- 1 Ampere = 1 Coulomb pro Sekunde (1 A = 1 C/s)
- Strom ist Flussrate, nicht Menge
- Gleichstrom (DC): konstante Richtung (Batterien)
- Wechselstrom (AC): wechselnde Richtung (Steckdose)
Strom vs. Spannung vs. Ladung
Ladung (Q) = Menge an Elektrizität (Coulomb). Strom (I) = Flussrate der Ladung (Ampere). Spannung (V) = Druck, der die Ladung antreibt. Leistung (P) = V × I (Watt). Alles hängt zusammen, ist aber unterschiedlich!
- Ladung Q = Menge (Coulomb)
- Strom I = Flussrate (Ampere = C/s)
- Spannung V = elektrischer Druck (Volt)
- Strom fließt VON hoher ZU niedriger Spannung
Konventioneller vs. Elektronenfluss
Konventioneller Strom: von positiv nach negativ (historisch). Elektronenfluss: von negativ nach positiv (tatsächlich). Beides funktioniert! Elektronen bewegen sich tatsächlich, aber wir verwenden die konventionelle Richtung. Beeinflusst die Berechnungen nicht.
- Konventionell: + nach - (Standard in Diagrammen)
- Elektronenfluss: - nach + (physikalische Realität)
- Beides liefert die gleichen Antworten
- Verwenden Sie für die Schaltungsanalyse die konventionelle Richtung
- Strom = Flussrate der Ladung (1 A = 1 C/s)
- Spannung bewirkt Stromfluss (wie Druck)
- Höherer Strom = mehr Ladung pro Sekunde
- Leistung = Spannung × Strom (P = VI)
Historische Entwicklung der Strommessung
Frühe Elektrische Entdeckungen (1600-1830)
Bevor der Strom als Ladungsfluss verstanden wurde, untersuchten Wissenschaftler die statische Elektrizität und geheimnisvolle 'elektrische Fluide'. Die Batterie-Revolution ermöglichte erstmals einen kontinuierlichen Stromfluss.
- 1600: William Gilbert unterscheidet Elektrizität von Magnetismus, prägt den Begriff 'elektrisch'
- 1745: Die Leidener Flasche wird erfunden — der erste Kondensator, speichert statische Ladung
- 1800: Alessandro Volta erfindet die Voltasche Säule — die erste Batterie, die erste kontinuierliche Stromquelle
- 1820: Hans Christian Ørsted entdeckt, dass Strom ein Magnetfeld erzeugt — verbindet Elektrizität und Magnetismus
- 1826: Georg Ohm veröffentlicht V = IR — die erste mathematische Beziehung für Strom
- 1831: Michael Faraday entdeckt die elektromagnetische Induktion — sich ändernde Felder erzeugen Strom
Entwicklung der Ampere-Definition (1881-2019)
Die Definition des Ampere entwickelte sich von praktischen Kompromissen zu fundamentalen Konstanten und spiegelt unser vertieftes Verständnis von Elektromagnetismus und Quantenphysik wider.
- 1881: Der erste Internationale Elektrizitätskongress definiert das 'praktische Ampere' für den kommerziellen Gebrauch
- 1893: Weltausstellung in Chicago — standardisiert das Ampere für AC/DC-Messungen
- 1948: Die CGPM definiert das Ampere aus der Kraft zwischen parallelen Leitern: 2×10⁻⁷ N/m Kraft bei 1 Meter Abstand
- Problem: Erforderte perfekt parallele Drähte, die in der Praxis schwer zu realisieren waren
- 1990er: Der Quanten-Hall-Effekt und Josephson-Kontakte ermöglichen präzisere Messungen
- 2018: Die CGPM stimmt für eine Neudefinition des Ampere aus der Elementarladung
Quantenrevolution 2019 — Definition der Elementarladung
Am 20. Mai 2019 wurde das Ampere auf der Grundlage der Elementarladung (e) neu definiert, wodurch es überall mit der richtigen Quantenausrüstung reproduzierbar wurde. Dies beendete 71 Jahre der kraftbasierten Definition.
- Neue Definition: 1 A = (e / 1.602176634×10⁻¹⁹) Elektronen pro Sekunde
- Die Elementarladung e ist nun per Definition exakt (keine Unsicherheit)
- 1 Ampere = Fluss von 6.241509074×10¹⁸ Elementarladungen pro Sekunde
- Quantenstromstandards: Einzelelektronen-Tunnel-Geräte zählen einzelne Elektronen
- Josephson-Kontakte: Erzeugen präzise Wechselströme aus fundamentalen Konstanten
- Ergebnis: Jedes Labor mit Quantenausrüstung kann das Ampere unabhängig realisieren
Die Neudefinition von 2019 stellt 138 Jahre Fortschritt von praktischen Kompromissen zu Quantenpräzision dar und ermöglicht die Elektronik und Messwissenschaft der nächsten Generation.
- Nanotechnologie: Präzise Steuerung des Elektronenflusses in Quantencomputern, Einzelelektronen-Transistoren
- Metrologie: Nationale Labore können das Ampere unabhängig ohne Referenzartefakte realisieren
- Elektronik: Bessere Kalibrierungsstandards für Halbleiter, Sensoren, Stromversorgungssysteme
- Medizin: Genauere Messungen für Implantate, Gehirn-Computer-Schnittstellen, Diagnosegeräte
- Grundlagenphysik: Alle SI-Einheiten sind jetzt aus Naturkonstanten definiert — keine menschlichen Artefakte
Eselsbrücken & Schnelle Umrechnungstricks
Einfaches Kopfrechnen
- 1000er-Potenz-Regel: Jeder SI-Präfix = ×1000 oder ÷1000 (kA → A → mA → µA → nA)
- Abkürzung mA zu A: Durch 1000 teilen → 250 mA = 0.25 A (Komma 3 Stellen nach links verschieben)
- Abkürzung A zu mA: Mit 1000 multiplizieren → 1.5 A = 1500 mA (Komma 3 Stellen nach rechts verschieben)
- Strom aus Leistung: I = P / V → 60W-Glühbirne bei 120V = 0.5 A
- Ohmsches Gesetz-Trick: I = V / R → 12V ÷ 4Ω = 3 A (Spannung geteilt durch Widerstand)
- Identitätsumrechnungen: 1 A = 1 C/s = 1 W/V (alle exakt äquivalent)
Kritische Sicherheits-Eselsbrücken
Der Strom tötet, nicht die Spannung. Diese Sicherheitsschwellen können Ihr Leben retten — lernen Sie sie auswendig.
- 1 mA (60 Hz AC): Kribbeln, Wahrnehmungsschwelle
- 5 mA: Maximaler 'sicherer' Strom, die Schwelle des Nicht-Loslassen-Könnens nähert sich
- 10-20 mA: Verlust der Muskelkontrolle, Loslassen nicht möglich (anhaltender Griff)
- 50 mA: Starke Schmerzen, möglicher Atemstillstand
- 100-200 mA: Kammerflimmern (Herzstillstand), meist tödlich
- 1-5 A: Anhaltendes Flimmern, schwere Verbrennungen, Herzstillstand
- Denken Sie daran: AC ist bei gleicher Stromstärke 3-5 mal gefährlicher als DC
Praktische Schaltungsformeln
- Ohmsches Gesetz: I = V / R (Strom aus Spannung und Widerstand finden)
- Leistungsformel: I = P / V (Strom aus Leistung und Spannung finden)
- Reihenschaltungen: Überall der gleiche Strom (I₁ = I₂ = I₃)
- Parallelschaltungen: Ströme addieren sich an Knotenpunkten (I_gesamt = I₁ + I₂ + I₃)
- LED-Strombegrenzung: R = (V_Versorgung - V_LED) / I_LED
- Drahtquerschnittsregel: 15A benötigt mindestens 14 AWG, 20A benötigt mindestens 12 AWG
- Strom und Spannung verwechseln: Spannung ist Druck, Strom ist Flussrate — unterschiedliche Konzepte!
- Drahtbelastbarkeit überschreiten: Dünne Drähte überhitzen, schmelzen die Isolierung, verursachen Brände — AWG-Tabellen prüfen
- Strom falsch messen: Amperemeter wird IN Reihe geschaltet (unterbricht den Kreis), Voltmeter wird parallel (über) geschaltet
- AC-Effektivwert vs. Spitzenwert ignorieren: 120V AC Effektivwert ≠ 120V Spitzenwert (tatsächlich 170V). Effektivwert für Berechnungen verwenden
- Kurzschlüsse: Null Widerstand = theoretisch unendlicher Strom = Feuer/Explosion/Schaden
- Annahme, dass die LED-Spannung den Strom bestimmt: LEDs benötigen Strombegrenzungswiderstände oder Konstantstromtreiber
Stromskala: Von einzelnen Elektronen bis zu Blitzen
| Skala / Strom | Repräsentative Einheiten | Häufige Anwendungen | Beispiele aus der Praxis |
|---|---|---|---|
| 0.16 aA | Attoampere (aA) | Einzelelektronen-Tunneln, theoretische Quantengrenze | 1 Elektron pro Sekunde ≈ 0.16 aA |
| 1-10 pA | Picoampere (pA) | Ionenkanäle, Rastertunnelmikroskopie, Molekularelektronik | Ströme in Ionenkanälen biologischer Membranen |
| ~10 nA | Nanoampere (nA) | Nervenimpulse, extrem stromsparende Sensoren, Batterieleckströme | Aktionspotential-Spitze in Neuronen |
| 10-100 µA | Mikroampere (µA) | Uhrenbatterien, Präzisionsinstrumente, biologische Signale | Typischer Stromverbrauch einer Uhr |
| 2-20 mA | Milliampere (mA) | LEDs, Sensoren, Niedrigleistungsschaltungen, Arduino-Projekte | Standard-LED-Anzeige (20 mA) |
| 0.5-5 A | Ampere (A) | Unterhaltungselektronik, USB-Laden, Haushaltsgeräte | USB-C Schnellladen (3 A), Laptop-Stromversorgung (4 A) |
| 15-30 A | Ampere (A) | Haushaltsstromkreise, Großgeräte, Laden von Elektrofahrzeugen | Standard-Sicherungsautomat (15 A), EV Level 2 Ladegerät (32 A) |
| 100-400 A | Ampere (A) | Lichtbogenschweißen, Autoanlasser, Industriemotoren | Stabschweißen (100-400 A), Anlasser eines Autos (200-400 A) |
| 1-100 kA | Kiloampere (kA) | Blitze, Punktschweißen, große Motoren, Schienensysteme | Durchschnittlicher Blitz (20-30 kA), Punktschweißimpulse |
| 1-3 MA | Megaampere (MA) | Elektromagnetische Railguns, Fusionsreaktoren, extreme Physik | Beschleunigung eines Railgun-Projektils (1-3 MA für Mikrosekunden) |
Einheitensysteme erklärt
SI-Einheiten — Ampere
Ampere (A) ist die SI-Basiseinheit für Strom. Eine der sieben fundamentalen SI-Einheiten. Seit 2019 aus der Elementarladung definiert. Präfixe von Atto bis Mega decken alle Bereiche ab.
- 1 A = 1 C/s (exakte Definition)
- kA für hohe Leistung (Schweißen, Blitze)
- mA, µA für Elektronik, Sensoren
- fA, aA für Quanten-, Einzelelektronen-Geräte
Definitionseinheiten
C/s und W/V sind per Definition äquivalent zu Ampere. C/s zeigt den Ladungsfluss. W/V zeigt den Strom aus Leistung/Spannung. Alle drei sind identisch.
- 1 A = 1 C/s (Definition)
- 1 A = 1 W/V (aus P = VI)
- Alle drei sind identisch
- Verschiedene Perspektiven auf Strom
Ältere CGS-Einheiten
Abampere (EMU) und Statampere (ESU) aus dem alten CGS-System. Biot = Abampere. Heute selten, aber in alten Physiktexten zu finden. 1 abA = 10 A; 1 statA ≈ 3.34×10⁻¹⁰ A.
- 1 Abampere = 10 A (EMU)
- 1 Biot = 10 A (gleich wie Abampere)
- 1 Statampere ≈ 3.34×10⁻¹⁰ A (ESU)
- Veraltet; SI-Ampere ist der Standard
Die Physik des Stroms
Ohmsches Gesetz
I = V / R (Strom = Spannung ÷ Widerstand). Kennen Sie Spannung und Widerstand, finden Sie den Strom. Grundlage aller Schaltungsanalysen. Linear für Widerstände.
- I = V / R (Strom aus Spannung)
- V = I × R (Spannung aus Strom)
- R = V / I (Widerstand aus Messungen)
- Leistungsverlust: P = I²R
Kirchhoffsche Stromregel
An jedem Knotenpunkt gilt: einfließender Strom = abfließender Strom. Σ I = 0 (Summe der Ströme = Null). Die Ladung bleibt erhalten. Wesentlich für die Analyse von Parallelschaltungen.
- ΣI = 0 an jedem Knoten
- Einfließender Strom = abfließender Strom
- Ladungserhaltung
- Wird zur Lösung komplexer Schaltungen verwendet
Mikroskopisches Bild
Strom = Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger. In Metallen: Elektronen bewegen sich langsam (~mm/s), aber das Signal breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Anzahl der Träger × Geschwindigkeit = Strom.
- I = n × q × v × A (mikroskopisch)
- n = Trägerdichte, v = Driftgeschwindigkeit
- Elektronen bewegen sich langsam, Signal ist schnell
- In Halbleitern: Elektronen + Löcher
Strom-Benchmarks
| Kontext | Strom | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Einzelnes Elektron | ~0.16 aA | 1 Elektron pro Sekunde |
| Ionenkanal | ~1-10 pA | Biologische Membran |
| Nervenimpuls | ~10 nA | Aktionspotential-Spitze |
| LED-Anzeige | 2-20 mA | Niedrigleistungs-LED |
| USB 2.0 | 0.5 A | Standard-USB-Stromversorgung |
| Handy-Laden | 1-3 A | Typisches Schnellladen |
| Haushaltsstromkreis | 15 A | Standard-Sicherungsautomat (USA) |
| Laden eines Elektroautos | 32-80 A | Heimladegerät der Stufe 2 |
| Lichtbogenschweißen | 100-400 A | Typisches Stabschweißen |
| Autoanlasser | 100-400 A | Spitzenstrom beim Anlassen |
| Blitzeinschlag | 20-30 kA | Durchschnittlicher Blitz |
| Punktschweißen | 1-100 kA | Kurzer Impuls |
| Theoretisches Maximum | >1 MA | Railguns, extreme Physik |
Häufige Stromstärken
| Gerät / Kontext | Typischer Strom | Spannung | Leistung |
|---|---|---|---|
| Uhrenbatterie | 10-50 µA | 3V | ~0.1 mW |
| LED-Anzeige | 10-20 mA | 2V | 20-40 mW |
| Arduino/MCU | 20-100 mA | 5V | 0.1-0.5 W |
| USB-Maus/Tastatur | 50-100 mA | 5V | 0.25-0.5 W |
| Handy-Laden (langsam) | 1 A | 5V | 5 W |
| Handy-Laden (schnell) | 3 A | 9V | 27 W |
| Laptop | 3-5 A | 19V | 60-100 W |
| Desktop-PC | 5-10 A | 12V | 60-120 W |
| Mikrowelle | 10-15 A | 120V | 1200-1800 W |
| Laden eines Elektroautos | 32 A | 240V | 7.7 kW |
Anwendungen im Echten Leben
Unterhaltungselektronik
USB: 0.5-3 A (Standard- bis Schnellladen). Handy-Laden: 1-3 A typisch. Laptop: 3-5 A. LED: 20 mA typisch. Die meisten Geräte verwenden den Bereich von mA bis A.
- USB 2.0: 0.5 A max.
- USB 3.0: 0.9 A max.
- USB-C PD: bis zu 5 A (100W @ 20V)
- Handy-Schnellladen: 2-3 A typisch
Haushalt & Energie
Haushaltsstromkreise: 15-20 A Sicherungsautomaten (USA). Glühbirne: 0.5-1 A. Mikrowelle: 10-15 A. Klimaanlage: 15-30 A. Laden von Elektroautos: 30-80 A (Stufe 2).
- Standardsteckdose: 15 A Stromkreis
- Großgeräte: 20-50 A
- Elektroauto: 30-80 A (Stufe 2)
- Ganzes Haus: 100-200 A Anschluss
Industrie & Extreme
Schweißen: 100-400 A (Stab), 1000+ A (Punkt). Blitz: 20-30 kA durchschnittlich, 200 kA Spitze. Railguns: Megaampere. Supraleitende Magnete: 10+ kA konstant.
- Lichtbogenschweißen: 100-400 A
- Punktschweißen: 1-100 kA Impulse
- Blitz: 20-30 kA typisch
- Experimentell: MA-Bereich (Railguns)
Schnelle Umrechnungsmathematik
Schnelle Umrechnungen mit SI-Präfixen
Jeder Präfixschritt = ×1000 oder ÷1000. kA → A: ×1000. A → mA: ×1000. mA → µA: ×1000.
- kA → A: mit 1.000 multiplizieren
- A → mA: mit 1.000 multiplizieren
- mA → µA: mit 1.000 multiplizieren
- Umgekehrt: durch 1.000 teilen
Strom aus Leistung
I = P / V (Strom = Leistung ÷ Spannung). 60W-Glühbirne bei 120V = 0.5 A. 1200W-Mikrowelle bei 120V = 10 A.
- I = P / V (Ampere = Watt ÷ Volt)
- 60W ÷ 120V = 0.5 A
- P = V × I (Leistung aus Strom)
- V = P / I (Spannung aus Leistung)
Schnelle Überprüfungen mit dem Ohmschen Gesetz
I = V / R. Kennen Sie Spannung und Widerstand, finden Sie den Strom. 12V über 4Ω = 3 A. 5V über 1kΩ = 5 mA.
- I = V / R (Ampere = Volt ÷ Ohm)
- 12V ÷ 4Ω = 3 A
- 5V ÷ 1000Ω = 5 mA (= 0.005 A)
- Denken Sie daran: für Strom teilen
Wie Umrechnungen funktionieren
- Schritt 1: Quelle → Ampere mit dem toBase-Faktor konvertieren
- Schritt 2: Ampere → Ziel mit dem toBase-Faktor des Ziels konvertieren
- Alternative: Direkten Faktor verwenden (kA → A: mit 1000 multiplizieren)
- Plausibilitätsprüfung: 1 kA = 1000 A, 1 mA = 0.001 A
- Denken Sie daran: C/s und W/V sind identisch mit A
Häufige Umrechnungsreferenz
| Von | Nach | Multiplizieren mit | Beispiel |
|---|---|---|---|
| A | kA | 0.001 | 1000 A = 1 kA |
| kA | A | 1000 | 1 kA = 1000 A |
| A | mA | 1000 | 1 A = 1000 mA |
| mA | A | 0.001 | 1000 mA = 1 A |
| mA | µA | 1000 | 1 mA = 1000 µA |
| µA | mA | 0.001 | 1000 µA = 1 mA |
| A | C/s | 1 | 5 A = 5 C/s (Identität) |
| A | W/V | 1 | 10 A = 10 W/V (Identität) |
| kA | MA | 0.001 | 1000 kA = 1 MA |
| abampere | A | 10 | 1 abA = 10 A |
Schnelle Beispiele
Durchgerechnete Probleme
Berechnung der USB-Leistung
Ein USB-Anschluss liefert 5V. Das Gerät zieht 500 mA. Wie hoch ist die Leistung?
P = V × I = 5V × 0.5A = 2.5W (Standard USB 2.0)
Strombegrenzung für eine LED
5V-Versorgung, die LED benötigt 20 mA und 2V. Welcher Widerstand?
Spannungsabfall = 5V - 2V = 3V. R = V/I = 3V ÷ 0.02A = 150Ω. Verwenden Sie 150Ω oder 180Ω.
Dimensionierung eines Sicherungsautomaten
Drei Geräte: 5A, 8A, 3A am selben Stromkreis. Welcher Automat?
Gesamt = 5 + 8 + 3 = 16A. Verwenden Sie einen 20A-Automaten (nächste Standardgröße nach oben für Sicherheitsmarge).
Häufige Fehler, die zu vermeiden sind
- **Der Strom tötet, nicht die Spannung**: 100 mA durch das Herz können tödlich sein. Hohe Spannung ist gefährlich, weil sie Strom erzwingen kann, aber der Strom richtet den Schaden an.
- **Wechsel- vs. Gleichstrom**: 60 Hz Wechselstrom ist bei gleicher Stärke ca. 3-5 mal gefährlicher als Gleichstrom. Wechselstrom verursacht Muskelverkrampfungen. Für Wechselstromberechnungen wird der Effektivwert (RMS) verwendet.
- **Drahtdicke ist wichtig**: Dünne Drähte können hohe Ströme nicht bewältigen (Hitze, Brandgefahr). Verwenden Sie Drahtquerschnittstabellen. 15A benötigt mindestens 14 AWG.
- **Nennwerte nicht überschreiten**: Bauteile haben maximale Nennströme. LEDs brennen durch, Drähte schmelzen, Sicherungen lösen aus, Transistoren versagen. Überprüfen Sie immer das Datenblatt.
- **Serieller Strom ist gleich**: In einer Reihenschaltung ist der Strom überall identisch. In einer Parallelschaltung addieren sich die Ströme an Knotenpunkten (Kirchhoff).
- **Kurzschlüsse**: Null Widerstand = unendlicher Strom (theoretisch). In der Realität: durch die Quelle begrenzt, verursacht Schaden/Feuer. Schützen Sie Schaltungen immer.
Faszinierende Fakten über Strom
Ihr Körper leitet ~100 µA
Wenn Sie auf dem Boden stehen, hat Ihr Körper ständig einen Leckstrom von ~100 µA zur Erde. Durch EM-Felder, statische Aufladungen, Radiowellen. Völlig sicher und normal. Wir sind elektrische Wesen!
Blitze sind 20.000-200.000 Ampere stark
Ein durchschnittlicher Blitz: 20-30 kA (20.000 A). Die Spitze kann 200 kA erreichen. Aber die Dauer beträgt <1 Millisekunde. Gesamtladung: nur ~15 Coulomb. Hoher Strom, kurze Zeit = überlebbar (manchmal).
Menschliche Schmerzgrenze: 1 mA
1 mA 60 Hz AC: Kribbeln. 10 mA: Verlust der Muskelkontrolle. 100 mA: Kammerflimmern (tödlich). 1 A: schwere Verbrennungen, Herzstillstand. Der Stromweg ist entscheidend — durch das Herz ist am schlimmsten.
Supraleiter: Unendlicher Strom?
Null Widerstand = unendlicher Strom? Nicht ganz. Supraleiter haben einen 'kritischen Strom' — überschreiten Sie ihn, bricht die Supraleitung zusammen. Fusionsreaktor ITER: 68 kA in supraleitenden Spulen. Keine Hitze, keine Verluste!
LED-Strom ist kritisch
LEDs werden stromgesteuert, nicht spannungsgesteuert. Gleiche Spannung, unterschiedlicher Strom = unterschiedliche Helligkeit. Zu viel Strom? Die LED stirbt sofort. Verwenden Sie immer einen Strombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber.
Railguns benötigen Megaampere
Elektromagnetische Railguns: 1-3 MA (Millionen Ampere) für Mikrosekunden. Die Lorentz-Kraft beschleunigt das Projektil auf Mach 7+. Erfordert massive Kondensatorbänke. Zukünftige Marinewaffe.
Historische Entwicklung
1800
Volta erfindet die Batterie. Die erste Quelle für kontinuierlichen elektrischen Strom. Ermöglicht frühe elektrische Experimente.
1820
Oersted entdeckt, dass Strom ein Magnetfeld erzeugt. Verbindet Elektrizität und Magnetismus. Grundlage des Elektromagnetismus.
1826
Ohm veröffentlicht V = IR. Das Ohmsche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand. Anfangs abgelehnt, heute fundamental.
1831
Faraday entdeckt die elektromagnetische Induktion. Ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt Strom. Ermöglicht Generatoren und Transformatoren.
1881
Der erste internationale Elektrizitätskongress definiert das Ampere als 'praktische Einheit' des Stroms.
1893
Teslas Wechselstromsystem gewinnt den 'Stromkrieg' auf der Weltausstellung. Wechselstrom kann transformiert werden, Gleichstrom nicht (damals).
1948
Die CGPM definiert das Ampere: 'konstanter Strom, der eine Kraft von 2×10⁻⁷ N/m zwischen parallelen Leitern erzeugt.'
2019
SI-Neudefinition: Das Ampere wird jetzt aus der Elementarladung (e) definiert. 1 A = (e/1.602×10⁻¹⁹) Elektronen pro Sekunde. Per Definition exakt.
Profi-Tipps
- **Schnell von mA zu A**: Durch 1000 teilen. 250 mA = 0.25 A.
- **Strom addiert sich parallel**: Zwei 5A-Zweige = 10A gesamt. Seriell: überall der gleiche Strom.
- **Drahtquerschnitt prüfen**: 15A benötigt mindestens 14 AWG. 20A benötigt 12 AWG. Riskieren Sie keinen Brand.
- **Strom in Reihe messen**: Amperemeter wird IN den Strompfad geschaltet (unterbricht den Kreis). Voltmeter wird parallel (über) geschaltet.
- **AC-Effektivwert vs. Spitzenwert**: 120V AC Effektivwert → 170V Spitzenwert. Der Strom ist derselbe: Effektivwert für Berechnungen.
- **Sicherungsschutz**: Der Nennwert der Sicherung sollte 125 % des normalen Stroms betragen. Schützt vor Kurzschlüssen.
- **Automatische wissenschaftliche Notation**: Werte < 1 µA oder > 1 GA werden zur Lesbarkeit in wissenschaftlicher Notation angezeigt.
Vollständige Einheitenreferenz
SI-Einheiten
| Einheitenname | Symbol | Ampere-Äquivalent | Anwendungshinweise |
|---|---|---|---|
| Ampere | A | 1 A (base) | SI-Basiseinheit; 1 A = 1 C/s = 1 W/V (exakt). |
| Megaampere | MA | 1.0 MA | Blitze (~20-30 kA), Railguns, extreme Industriesysteme. |
| Kiloampere | kA | 1.0 kA | Schweißen (100-400 A), große Motoren, industrielle Stromversorgungssysteme. |
| Milliampere | mA | 1.0000 mA | LEDs (20 mA), Niedrigleistungsschaltungen, Sensorströme. |
| Mikroampere | µA | 1.0000 µA | Biologische Signale, Präzisionsinstrumente, Batterieleckströme. |
| Nanoampere | nA | 1.000e-9 A | Nervenimpulse, Ionenkanäle, Geräte mit extrem niedrigem Stromverbrauch. |
| Picoampere | pA | 1.000e-12 A | Einzelmolekülmessungen, Rastertunnelmikroskopie. |
| Femtoampere | fA | 1.000e-15 A | Ionenkanalstudien, Molekularelektronik, Quantengeräte. |
| Attoampere | aA | 1.000e-18 A | Einzelelektronen-Tunneln, theoretische Quantengrenze. |
Gängige Einheiten
| Einheitenname | Symbol | Ampere-Äquivalent | Anwendungshinweise |
|---|---|---|---|
| Coulomb pro Sekunde | C/s | 1 A (base) | Äquivalent zu Ampere: 1 A = 1 C/s. Zeigt die Definition des Ladungsflusses. |
| Watt pro Volt | W/V | 1 A (base) | Äquivalent zu Ampere: 1 A = 1 W/V aus P = VI. Leistungsbeziehung. |
Veraltet & Wissenschaftlich
| Einheitenname | Symbol | Ampere-Äquivalent | Anwendungshinweise |
|---|---|---|---|
| Abampere (EMU) | abA | 10.0 A | CGS-EMU-Einheit = 10 A. Veraltete elektromagnetische Einheit. |
| Statampere (ESU) | statA | 3.336e-10 A | CGS-ESU-Einheit ≈ 3.34×10⁻¹⁰ A. Veraltete elektrostatische Einheit. |
| Biot | Bi | 10.0 A | Alternativname für Abampere = 10 A. CGS-elektromagnetische Einheit. |
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Strom und Spannung?
Spannung ist elektrischer Druck (wie Wasserdruck). Strom ist die Flussrate (wie Wasserfluss). Hohe Spannung bedeutet nicht hohen Strom. Man kann 10.000V mit 1 mA (statischer Schlag) oder 12V mit 100 A (Autoanlasser) haben. Spannung treibt an, Strom fließt.
Was ist gefährlicher: Spannung oder Strom?
Der Strom tötet, nicht die Spannung. 100 mA durch Ihr Herz können tödlich sein. Aber hohe Spannung kann Strom durch Ihren Körper zwingen (V = IR). Deshalb ist hohe Spannung gefährlich – sie überwindet den Widerstand Ihres Körpers. Der Strom ist der Mörder, die Spannung der Ermöglicher.
Warum fühlt sich Wechselstrom anders an als Gleichstrom?
60 Hz Wechselstrom verursacht Muskelkontraktionen mit der Frequenz des Stromnetzes. Man kann nicht loslassen (Muskelverkrampfung). Gleichstrom verursacht einen einzigen Stoß. Wechselstrom ist bei gleicher Stromstärke 3-5 mal gefährlicher. Außerdem: Der AC-Effektivwert = das effektive DC-Äquivalent (120V AC Effektivwert ≈ 170V Spitzenwert).
Wie viel Strom verbraucht ein typischer Haushalt?
Ganzes Haus: 100-200 A Anschlusskasten. Einzelne Steckdose: 15 A Stromkreis. Glühbirne: 0.5 A. Mikrowelle: 10-15 A. Klimaanlage: 15-30 A. Ladegerät für Elektroauto: 30-80 A. Der Gesamtverbrauch variiert, aber der Anschlusskasten begrenzt das Maximum.
Kann es Strom ohne Spannung geben?
In Supraleitern, ja! Null Widerstand bedeutet, dass Strom ohne Spannung fließt (V = IR = 0). Ein Dauerstrom kann ewig fließen. In normalen Leitern, nein – man braucht Spannung, um Strom zu treiben. Spannungsabfall = Strom × Widerstand.
Warum ist USB auf 0.5-5 A begrenzt?
Das USB-Kabel ist dünn (hoher Widerstand). Zu viel Strom = übermäßige Erwärmung. USB 2.0: 0.5 A (2.5W). USB 3.0: 0.9 A. USB-C PD: bis zu 5 A (100W). Dickere Drähte, bessere Kühlung und aktive Aushandlung ermöglichen sicher höhere Ströme.
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