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Maßeinheit

Die gesetzliche Grundeinheit des elektrischen Stroms ist 1 Ampere (A). Normalerweise liegen die Stromwerte in der Elektronik zwischen einigen Mikroampere (µA) und mehreren Ampere (A). In der Starkstromtechnik kennt man auch Kiloampere (kA).

Formeln zur Berechnung

Zur Berechnung des elektrischen Stroms gibt es verschiedene Formeln.

Stromrichtung

Die Stromrichtung wird in Schaltungen mit einem Pfeil angezeigt. Aufgrund unterschiedlicher wissenschaftlicher Annahmen und Erkenntnisse sind zwei Stromrichtungen definiert.

Technische Stromrichtung (historische Stromrichtung)

Bevor man die Vorgänge in Atomen und den Zusammenhang der Elektronen kannte, nahm man an, dass in Metallen positive Ladungsträger für den Stromfluss verantwortlich waren.

Demnach sollte der Strom vom positiven Pol zum negativen Pol fließen. Die Verwendung eines Messgeräts zur Strommessung lässt auch diesen Schluss zu. Obwohl die damalige Annahme widerlegt wurde, hat man die ursprüngliche (historische) Stromrichtung aus praktischen Gründen beibehalten:
Deshalb wird die Stromrichtung innerhalb einer Schaltung auch heute noch von Plus nach Minus definiert.

Physikalische Stromrichtung (Elektronenstromrichtung)

n einem geschlossenen Stromkreis werden freie  Ladungsträger (Elektronen) vom negativen Pol  abgestoßen und vom positiven Pol angezogen.

Dadurch entsteht ein Elektronenstrom vom negativen Pol zum positiven Pol. Diese  Stromrichtung ist die physikalische Stromrichtung,  die auch Elektronenstromrichtung genannt wird.

Messen des elektrischen Stroms

Das Strommessgerät wird immer in Reihe zum Verbraucher angeschlossen. Dazu muss die Leitung des Stromkreises aufgetrennt werden, um das Messgerät in den Stromkreis einfügen zu können. Während der Messung muss der Strom durch das Messgerät fließen.

Elektrisches Feld (E-Feld)

Die Stärke und Richtung des elektrischen Feldes wird durch Feldlinien (Pfeile) dargestellt. Die Richtung der Feldlinien verläuft von Plus nach Minus. Die Richtung der Feldlinien bestimmen die Kräfte, die im elektrischen Feld auf Objekte wirken. Auf diese Weise lassen sich auch Körper und Ladungen örtlich verändern.
Die elektrische Ladung, die das elektrische Feld erzeugt, wird z. B. von einer elektrischen Spannung erzeugt. Dieses Prinzip wird im Kondensator angewendet.

Elektrische Feldstärke E

In einem homogenen elektrischen Feld ist die elektrische Feldstärke überall gleichgroß. Die Höhe der elektrischen Feldstärke ist von der Größe des Ladungsunterschieds und dem Abstand der geladenen Teile abhängig.
Die elektrische Feldstärke E ist umso größer,

•  je größer bzw. ungleicher die elektrischen Ladungen sind oder je größer die elektrische Spannung ist.
•  je kleiner der Abstand zwischen den geladenen Körpern ist.

Formelzeichen

Das Formelzeichen für die elektrische Feldstärke ist das große E.

Maßeinheit

Die elektrische Feldstärke ist von Spannung und Abstand zwischen zwei Körpern abhängig. Daher lautet die Maßeinheit kV/mm, V/m oder V/cm.

Formel zur Berechnung

Durchschlagsfestigkeit

Ist die elektrische Ladung zu groß oder der Abstand zu klein, dann findet ein Ladungsaustausch statt. Die dabei frei werdende Energie, kann sehr groß sein. Der Ladungsaustausch macht sich durch einen Knall und einen Lichtbogen bemerkbar.
Zwischen zwei Ladungen können unterschiedliche Stoffe den Ladungsaustausch verhindern. Die Feldstärke, den diese Stoffe aushalten, bis sie durchschlagen, nennt man Durchschlagsfestigkeit.

Wird die Durchschlagsfestigkeit überschritten, dann beschleunigen die Elektronen im elektrischen Feld so stark, dass beim Zusammenstoß mit neutralen Atomen, Ionen und Elektronen entstehen.

Bei der Durchschlagfestigkeit der Luft kommt es außerdem sehr auf die Elektrodenbeschaffenheit an. Wenn zwei spitzige Elektroden gegenüberstehen genügt schon 1 kV damit der Funke überschlägt. Das kommt davon, dass sich an den Spitzen das elektrische Feld stark verdichtet und so die Ionisation erleichtert. Es kommt knapp unterhalb der Durchschlagsspannung zu einer Glimmentladung (bläulich schwaches Licht im dunklen Raum) und man riecht Ozon. Das Ozon selbst ist geruchlos. Es kommt zum Geruch, weil dieses intensive Radikal sich leicht mit andern Stoffen in der Luft verbindet bzw. oxydiert.

Influenz (Ladungstrennung)

Bewegt man ein metallisches Objekt in ein elektrisches Feld, dann kommt es in diesem Objekt zu einer Ladungstrennung. Das heißt, es bildet sich darin eine elektrische Spannung. Diesen Vorgang nennt man Influenz oder Ladungstrennung. In der Mitte des Objekts entsteht dabei eine ladungsfreie Zone. Wird das Objekt in seiner Mitte aufgetrennt, dann entsteht ein feldfreier Raum. Auf diese Weise entsteht das Prinzip der Abschirmung gegen elektrische Felder (Faradayscher Käfig).
Influenz ist nur in Leiterwerkstoffen möglich.

Abschirmung unerwünschter elektrischer Felder

um sie herum Zwischen zwei stromdurchflossenen Leitern mit unterschiedlicher Ladung kommt es durch die Kraftwirkung des elektrischen Feldes immer zur Ladungstrennung (Influenz). Die dabei entstehenden Spannungen können sich störend auswirken. Zum Beispiel durch Rauschen oder Brummen in Audio- und Video-Übertragungen.
Um die Beeinflussung zu vermeiden oder zu vermindern greift man in der Regel zur Abschirmung durch Masseverbindung. Durch eine metallische Ummantelung wird der elektrische Leiter abgeschirmt. Durch die Verbindung der Hülle mit der Erde oder Masse wird das elektrische Feld aufgehoben. Die Abschirmung wird meistens durch ein Metallgehäuse oder in Leitungen durch Geflecht oder Gitter realisiert.
Elektrische Felder werden hauptsächlich durch spannungsführende Teile und Leitungen erzeugt.