Strom und Spannung

Der Stromkreis

Der Stromkreis in physikalischer Richtung

Der Stromkreis

Ladungsträger e = 1,602 · 10-19As

Zwei Bewegungsrichtungen

Beispiel

In einem Stromkreis fließt 6s lang ein Strom von 350mA. Wie groß ist die Anzahl der Elektronen, die einen Leiterabschnitt durchströmen?

Gegeben: Gesucht:
I = 350mA n
e = 1,602 · 10-19As
t = 6s
I = n · e/t = Q/t
n = I · t/e = 350 ·10-3A · 6s/1,602 ·10-19 = 2,18 · 1018 · 6 = 13,08 · 1018

Aufgabe

Ein Fahrzeug wird mit einem Akku versehen, der eine Spannung (U) von 12 Volt zur Verfügung stellt und maximal 56Ah aufnehmen kann. Im Normalfall ist der Akku zu 77% geladen. Um das Fahrzeug sicher starten zu können, benötigt man mindestens 33% der Gesamtladung (Q). Das Fahrzeug wird versehentlich mit eingeschalteter Lampe abgestellt. Dabei sind folgende Lampen eingeschaltet:

Die Lichtmaschine hat eine Leistung (P) von maximal 210W

  1. Wann muss man spätestens wieder beim Fahrzeug sein, um es starten zu können?
  2. Wie lange muss der Motor laufen, damit die Lichtmaschine den alten Ladezustand wiederherrgestellt hat?

Aufgabe a:

Gegeben:
Q100% = 56Ah (Gesamtladung des Akkus)
U = 12V (Spannung des Akkus)
Pges = 78W
Gesucht:
Q77% (Ladung des Akkus, die vorhanden ist)
Q33% (Ladung des Akkus, die zum Starten benötigt wird)
ΔQ (Ladung des Akkus, die maximal verbraucht werden darf)
t (Zeit die vergeht, bis die Ladung des Akkus von 77% auf 33% abgenommen hat)
Pges = 2 · 21W + 2 · 10W + 2 · 5W + 2 · 3W = 78W
I = Pges/U = 78W/12V = 6,5A
Q100% = 56Ah
Q77% = 43,12Ah
Q33% = 18,48Ah
ΔQ = Q77% - Q33% = 43,12Ah - 18,48Ah = 24,64Ah
t = ΔQ/I = 24,64Ah/6,5A = 3h 47m 45s

Aufgabe b:

Gegeben:
PL = 210W (Leistung der Lichtmaschine)
U = 12V (Spannung des Akkus)
ΔQ = 24,64Ah (verbleibende Ladung des Akkus, die nun wieder hergestellt werden muss)
Gesucht:
IL
tL (Zeit, die die Lichtmaschine braucht, um den Akku wieder auf seinen alten Stand zu bringen)
IL = PL/U = 210W/12V = 17,5A
tL = ΔQ/IL = 24,64Ah/17,5A = 1,408h
24.09.2005