Stromdichte und Ladung

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Ladungsmenge und Stromdichte

Ladungsmenge Q und elektrischer Strom I

Ladungsmenge und Strom

Ladungsmenge und Strom

Generell kann der Strom I auch beschrieben werden, als die Ladungsmenge Q, welche in einer bestimmten Zeit durch den Leiter fliesst:

I  =  Δ Q
     Δ t

Die Einheit der Ladungsmenge ist C (Coulomb) bzw. 1 C Δ 1 As (Ampere-Sekunde). 

Übungsaufgabe zur Ladungsmenge:

Der Akku eines Smartphones hat laut Herrstellungsangabe eine Kapazität von 3000 mAh. Folgende Verbrauchswerte wurden durch Testen ermittelt:

Flugmodus: 2,5 mA
LTE-Funkverbindung: 5,7 mA
WLAN-Funkverbindung: 4,5 mA

  1. Drücke die Ladungsmenge von 3000 mAh in Coulomb aus!
  2. Für wie viele Tage reicht der Akku, wenn das Handy im Flugmodus verbleibt?
  3. Wie viele Tage dauert es, bis der Akku leer ist, wenn die LTE- und die WLAN-Verbindung eingeschaltet wurde?
  4. Da die Funkverbindung nicht konstant ist, schwankt auch der Stromverbrauch während des Telefonierens.
    Ermitteln Sie aus der nebenstehenden Aufzeichnung die Gesamtladung für den Zeitraum 0 und 300 Sekunden.

    Übungsaufgabe zur Ladungsmenge

    Übungsaufgabe zur Ladungsmenge


Was ist Stromdichte J

Die Stromdichte J beschreibt, wie gross die Stromstärke ist, welche durch einen bestimmten Querschnitt fliesst.

 .   J =   I      I Strom in Ampere  
         A      A Querschnittsfläche in m2

Stromdichte Definition

Stromdichte erklärt

 

Übungsaufgabe zur Stromdichte:

Der Querschntt einer Zuleitung zu einem Drehstromverbraucher beträgt 2,5 mm2. Durch die Zuleitung fliesst ein konstanter Strom mit der Stromdichte von 400 mA / mm2.

  • Wie gross ist die Stromstärke I.
  • Wie gross ist die Ladungsmenge Q, welche in einer Sekunde durch die Zuleitung fliesst.
  • Wie gross ist die Anzahl n der Elektronen, welche in einer Sekunde duch die Zuleitung fliessen?

Lösung:

I = J ⋅ A = 400 mA / mm2 ⋅ 2,5 mm2 = 1 A

Q = I ⋅ t = 1 A ⋅ 1 s = 1 C

n = Q / e = 1 C / 1,602 176 634 · 10-19C = 6,241509...  ⋅  1018