Was ist die Definition des elektrischen Stroms für frei fließende Ladungen oder stationäre Ladungen?

Elektrischer Strom ist der Fluss von elektrischem Ladung über die Zeit. Strom kann in zwei Hauptarten unterteilt werden: Strom, der durch frei fließende Ladungen erzeugt wird, und Strom, der mit stationären Ladungen verbunden ist (obwohl streng genommen stationäre Ladungen selbst keinen Strom erzeugen, können sie jedoch Ströme induzieren). Im Folgenden sind Erklärungen für beide Situationen:

1. Strom durch frei fließende Ladungen

Definition

Elektrischer Strom ist definiert als die Menge an Ladung, die pro Zeiteinheit durch eine gegebene Querschnittsfläche fließt. Mathematisch ist der Strom I definiert als die Änderungsrate der Ladung q bezüglich der Zeit t:

I ist definiert als die Änderungsrate der Ladung q bezüglich der Zeit t:

q in Bezug auf die Zeit t:

I=dq/dt

Hier stellt dq die Menge an Ladung dar, die in dem Zeitintervall dt durch eine Querschnittsfläche fließt.

Eigenschaften

• Richtung: Konventionell wird die Richtung des Stroms als die Richtung der Bewegung positiver Ladungen definiert. In metallischen Leitern ist der Strom tatsächlich der Fluss freier Elektronen (die eine negative Ladung tragen), aber die Richtung des Stroms wird als entgegengesetzt zur tatsächlichen Bewegung der Elektronen betrachtet.

• Einheiten: Die Standard-Einheit für Strom ist das Ampere (Ampere, A), wobei 1 Ampere definiert ist als 1 Coulomb Ladung, das pro Sekunde durch eine Querschnittsfläche fließt.

Beispiel

Strom in einem Draht: Wenn eine Spannung über einen Draht angelegt wird, bewegen sich freie Elektronen innerhalb des Drahts und bilden einen Strom.

2. Strom, induziert durch stationäre Ladungen

Definition

Obwohl stationäre Ladungen selbst keinen Strom erzeugen, können sie unter bestimmten Umständen, wie beim Laden oder Entladen von Kondensatoren oder wenn Ladungen innerhalb eines Mediums neu verteilt werden, zur Erzeugung von Strom führen.

Eigenschaften

• Kondensatoren: Wenn ein Kondensator geladen wird, bewegen sich Ladungen von einem Pol der Spannungsquelle zum anderen und bilden ein elektrisches Feld zwischen den Kondensatorplatten. Während dieses Prozesses fließt Strom durch den äußeren Schaltkreis des Kondensators.

• Entladen: Wenn ein Kondensator entladen wird, kehrt die gespeicherte Ladung auf den Platten über den äußeren Schaltkreis zur Spannungsquelle zurück und bildet dabei einen Strom.

Beispiel

Laden und Entladen von Kondensatoren: Wenn ein Kondensator an eine Spannungsquelle angeschlossen wird, fließt Strom durch den äußeren Schaltkreis, bis der Kondensator vollständig geladen ist; wenn der Kondensator an eine Last angeschlossen wird, fließt Strom erneut durch den äußeren Schaltkreis, bis der Kondensator vollständig entladen ist.

Zusammenfassung

Elektrischer Strom ist die Änderungsrate der Ladung über die Zeit, typischerweise gebildet durch die Bewegung freier Ladungen. In metallischen Leitern wird die Richtung des Stroms als entgegengesetzt zur tatsächlichen Bewegung der freien Elektronen betrachtet. Obwohl stationäre Ladungen selbst keinen Strom erzeugen, können sie während des Lade- und Entladevorgangs von Kondensatoren Ströme induzieren.

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