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Ladungsmenge und Stromdichte
Table of Contents
ToggleLadungsmenge Q und elektrischer Strom I

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
- Drücke die Ladungsmenge von 3000 mAh in Coulomb aus!
- Für wie viele Tage reicht der Akku, wenn das Handy im Flugmodus verbleibt?
- Wie viele Tage dauert es, bis der Akku leer ist, wenn die LTE- und die WLAN-Verbindung eingeschaltet wurde?
- 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
Zu 1: 3000 mAh = 3 A · 3600 s = 10800 As = 10800 C
Zu 2: Lösung über Ansatz Q = I ⋅ t
Betrachtung Flugmodus:
t = Q = 3000 mAh = 1200 h = 1200 h = 50 Tage
. I 2,5 mA 24 h / Tage
Zu 3: Betrachtung, wenn die LTE- und die WLAN-Verbindung eingeschaltet wurde:
I = 5,7 mA + 4,5 mA = 10,2 mA
t = Q = 3000 mAh = 294,12 h = 294,12 h = 12,25 Tage
. I 10,2 mA 24 h / Tage
Zu 4: Die Ladung ergibt sich zu Q = I · t und entspricht damit der Fläche unter der Kurve I(t).
0 bis 50 s: Q = (75A + 85A) / 2 x 50 s = 2000 C
50 bis 100 s: Q = (85A + 70A) / 2 x 50 s = 3875 C
100 bis 125 s: Q = (70A + 80A) / 2 x 25 s = 937,5 C
125 bis 200 s: Q = (80A + 90A) / 2 x 75 s = 3187,5 C
200 bis 300 s: Q = (90A + 75A) / 2 x 100 s = 8250 C
=> Qges = 18250 C
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 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