Stromstärke (current)

Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-03)

Die elektrische Stromstärke wird auch vereinfacht Strom genannt.
Sie gibt an, wie viele Ladungsträger (hier: Elektronen) pro Zeiteinheit (hier: Sekunde) durch den Querschnitt eines Leiters (z. B. eines Kabels) fließen.

1 Formelzeichen und Einheit

Das Formelzeichen der elektrischen Stromstärke ist $I$.
Ihre Dimension (Einheit) ist das Ampere, benannt nach André-Marie Ampère, und wird mit dem Einheitszeichen A abgekürzt.

$$[I]=\text{A}$$

(sprich: „Die Dimension von $I$ ist das Ampere.“)

Das Ampere ist eine der SI-Basiseinheiten. Ein Ampere entspricht im internationalen Einheitensystem (SI) einem Strom von $1\mathrm{C}$ (Coulomb), also ca. $6,242\cdot 10^{18}$ Elementarladungen (gut 6 Trillionen Elektronen) pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt.

Der Großbuchstabe $I$ steht für einen konstanten Gleichstrom oder den konstanten Mittelwert eines zeitabhängigen Wechselstroms.

Zur Kennzeichnung einer zeitabhängigen Stromstärke wird der Kleinbuchstabe $i=i(t)$ für den Augenblickswert des Stromes verwendet. Dies kommt z.B. beim Laden und Entladen von Kondensatoren bzw. Kapazitäten, beim Ein- und Ausschalten von Spulen bzw. Induktivitäten sowie bei Wechselstrom zum Einsatz.

In der komplexen Wechselstromrechnung wird für die Stromstärke als komplexe Größe das Formelzeichen $\underline{I}$ verwendet.

2 Praxis-/Rechenbeispiele

Der Strom ergibt sich aus der Zahl der Ladungsträger, die in einer bestimmten Zeit einen definierten Querschnitt passieren:

$$I=\frac{Q}{t}$$

2.1 Strom durch eine Glühlampe

Der Strom, der aus einer Batterie durch eine Glühlampe fließt, wird beispielsweise so angegeben:

$$I=0,2\text{A}=200\text{mA}$$

2.2 Ladestrom eines Kondensators

Die Formel für den Strom beim Laden eines Kondensators über einen Widerstand lautet beispielsweise:

$$i(t)=I_0\cdot e^{-\frac{t}{RC}}$$

Dabei ist:

• $i(t)$ der Strom als Funktion der Zeit
• $I_0$ der Anfangsstrom
• $e$ die Eulersche Zahl ($e\approx 2,71828$)
• $t$ die Zeit als Funktionsvariable
• $R$ der Widerstand, der in Reihe mit dem Kondensator liegt
• $C$ die Kapazität des Kondensators

Diese Formel beschreibt den exponentiellen Abfall des Stroms während des Ladevorgangs einer Kapazität. Ist der Kondensator voll (praktisch nach der fünffachen Zeitkonstante $5\cdot \tau =5\cdot \mathrm{R}\cdot \mathrm{C}$), fließt auch kein Ladestrom mehr. Im Gleichstromkreis wirkt der Kondensator nach Ablauf der fünffachen Zeitkonstante wie eine Unterbrechung.

2.3 Netzstrom

Der Netzstrom, der aus der Steckdose kommt, wird so geschrieben:

$$i(t)=\hat{i}\cdot \sin (\omega t)$$

Dabei ist:

• $i(t)$ die momentane Stromstärke als Funktion der Zeit
• $\hat{i}$ der Scheitelwert (die Amplitude) des Stroms
• $\omega$ die Kreisfrequenz: $\omega =2\cdot \pi \cdot \text{f}$, dabei ist:
  • $\pi$ die Kreiszahl, $\pi \approx 3,14159$
  • f die Frequenz, hier: 50 Hz
  • hier: $\omega =2\pi \text{f}\approx 314{\text{s}}^{-1}$
• $t$ die Zeit

Diese Formel beschreibt den sinusförmigen Verlauf des Wechselstroms, der dem Stromnetz von einer ohm’schen Last, z. B. einer Glühlampe oder einem Heizgerät, entnommen werden kann.

3 Gängige Größenordnungen

Während der Basisstrom eines bipolaren Transistors einige Mikroampere ($\text{µA}=10^{-6}\text{A}=0,000001\text{A}$) oder weniger betragen kann, fließen nicht selten einige hundert Kiloampere ($\text{kA}=10^3\text{A}=1000\text{A}$) durch die Leitungen in den Netzen von Energieversorgern.

4 Formulierungsbeispiele

• „Durch die Zuleitung des Heizlüfters fließt ein Strom von $8,7\mathrm{A}$.“
• „Die Feingerätesicherung löst beim Überschreiten der Stromstärke von $500\mathrm{mA}$ aus.“
• „Der Vorwiderstand ist so ausgelegt, dass durch die Leuchtdiode ein Strom von $15\mathrm{mA}$ fließt.“
• „Die maximal zulässige Stromstärke durch eine handelsübliche Verlängerungsleitung beträgt $16\mathrm{A}$.“

5 Verwandte Größen

• Strom und Spannung an einem Widerstand sind zueinander Proportional. Zusammen mit der Spannung und dem Widerstand kommt die Stromstärke daher in der Formel zum Ohm’schen Gesetz vor:

$$I=\frac{U}{R}$$

• Die Stromstärke ist der Quotient aus elektrischer Leistung und Spannung.

$$I=\frac{P}{U}$$

• Zusammenhang mit Ladung und Zeit:

$$Q=I\cdot t$$

(bei konstantem Strom)

• Die Stromdichte ist der Quotient aus der Stromstärke und der Querschnittsfläche, durch die der Strom fließt:

$$J=\frac{I}{A}$$

6 Relevante Bauelemente

In den meisten Anwendungen fließt Strom durch alle Bauelemente einer Schaltung.
Für die Auslegung (Dimensionierung) dieser Bauelemente spielt der Strom eine besonders wichtige Rolle:

• Leiter
• Widerstand
• Schalter
• Relais und Schütz
• Batterie und Akku
• Kondensator
• Spule

Zur Messung der Stromstärke kommt das Multimeter zum Einsatz.