122. Ohm’sche Gesetze über die Stromstärke. (1827.)
Die von einem Elemente hervorgebrachte Stromstärke hängt ab von der elektromotorischen Kraft und vom Widerstande, und zwar: die Stromstärke ist direkt proportional der elektromotorischen Kraft und umgekehrt proportional dem Widerstande. (Ohm’sches Gesetz.)
Als Einheit der elektromotorischen Kraft oder der durch die elektromotorische Kraft hervorgebrachten Potenzialdifferenz nimmt man das Volt (abgekürzt aus Volta), das ist eine elektromotorische Kraft, die um ca. 5% geringer ist, als die eines Daniell-Elementes. Die Stromeinheit ist 1 Ampère, d. h. derjenige Strom, den die Einheit der elektromotorischen Kraft, also 1 Volt liefert, wenn der Widerstand auch eine Einheit also 1 Ohm beträgt, kurz:
1 Volt liefert in 1 Ohm 1 Ampère. Dabei beträgt diejenige Elektrizitätsmenge, welche bei 1 Amp. in 1 Sekunde durch den Stromquerschnitt fließt, gerade 1 Coulomb. Bezeichnet man die Stromstärke mit J, die elektromotorische Kraft mit E, den Widerstand mit W, so ist: J = EW oder Amp. = Volt Ohm. Unter Widerstand ist der gesamte Widerstand zu verstehen, also nicht bloß der äußere Widerstand a von Pol zu Pol, sondern auch der innere Widerstand i, welchen die Flüssigkeitsschichte zwischen den beiden Polplatten bietet.
Von den gebräuchlichsten Elementen haben:
| Elektromot. Kraft. | Inneren Widerstand. | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Meidinger | 0,95 | Volt | 9 | - | 10 | Ohm. |
| Daniell | 1,06 | „ | 2 | - | 5 | „ |
| Leclanché | 1,48 | „ | 2 | „ | ||
| Grove und Bunsen | 1,81 | „ | 0 | ,25 | „ | |
Um starke Ströme zu bekommen, muß man beide Widerstände klein machen, den innern dadurch, daß man die Platten groß macht, nahe an einander bringt, tief eintaucht und Flüssigkeiten von geringem sp. Widerstand anwendet, den äußeren dadurch, daß man kurzen und dicken Schließungsdraht anwendet. Ist der äußere Widerstand von selbst schon groß, etwa 1000 Ohm, also ein langer dünner Draht, den man nicht verkürzen kann, so ist der Strom schwach und es macht dann wenig Unterschied, ob der innere Widerstand klein (0,1) oder verhältnismäßig groß ist (1 oder 4).
Fig. 151.
Wenn man von den Polklemmen Zweigdrähte zu einem Galvanometer leitet, dessen Widerstand vielmal größer ist, als der äußere Widerstand des Stromkreises, so fließt durch das Galvanometer ein Zweigstrom von geringer Stärke; seine Stärke ist bloß abhängig von der an den Polen vorhandenen Potenzialdifferenz; deshalb kann letztere durch den Ausschlag der Galvanometernadel erkannt werden. Die Kreisteilung gibt dabei meist die Potenzialdifferenz direkt in Volts: Voltmeter. Gerade diese Potenzialdifferenz wird in der praktischen Anwendung ausgenützt und als Polspannung oder Klemmspannung bezeichnet.
Schaltet man irgendwo in den äußeren Stromkreis ein Galvanometer ein mit so geringem Widerstand, daß dadurch der Gesamtwiderstand des Stromkreises nur unmerklich verändert wird, so kann daran die im Stromkreis vorhandene Stromstärke erkannt werden: Ampèremeter.
Aufgaben:
a) Berechne die Stromstärke eines Daniell-Elementes, dessen elektrom. Kraft = 1,05 V, innerer Widerstand = 2 O, und dessen äußerer Widerstand gebildet wird: 1. durch einen Kupferdraht von 5 m Länge und 1,4 mm Durchmesser, oder 2. durch einen Eisendraht von 800 m Länge und 0,8 mm Durchmesser.
b) Berechne die Stromstärke eines Chromsäure-Elementes, dessen elektrom. Kraft = 2,2 V, dessen innerer Widerstand 0,25 O und dessen äußerer Widerstand gebildet wird 1. durch einen 12 m langen Kupferdraht von 1 qmm Querschnitt und einen 20 m langen Kupferdraht von 1⁄2 qmm Querschnitt, oder 2. durch einen 1200 m langen Kupferdraht von 0,1 qmm Querschnitt. Berechne ferner, wie viele Meter eines 1 mm dicken Kupferdrahtes als äußerer Schließungskreis genommen werden müssen, damit die Stromstärke gerade 1 A oder gerade 2 A ist.
c) Berechne die Stromstärke eines Meidingerelements, dessen elektrom. Kraft = 0,8 V, dessen innerer Widerstand 10 O und dessen äußerer Widerstand 1. 1 O oder 2. 10 O, oder 3. 100 O ist.