Stromstärke
Elektrischer Strom ist der Fluss elektrischer Ladung durch einen Leiter und wird in Ampere (A) gemessen. Er ist ein grundlegendes Konzept in der Elektrizitätsle...
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Electrical Engineering
Electricity
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Ampere (A)
Das Ampere (A) misst den elektrischen Strom – die Menge an Ladung, die pro Sekunde fließt. Es ist die SI-Basiseinheit, die für die Planung, Sicherheit und Einhaltung elektrischer Systeme unerlässlich ist, insbesondere in der Luftfahrt und im Ingenieurwesen.
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Ampere (A) – Die SI-Einheit des elektrischen Stroms
Definition und Ursprung
Das Ampere (Symbol: A) ist die grundlegende SI-Einheit zur Messung des elektrischen Stroms. Es quantifiziert die Geschwindigkeit, mit der elektrische Ladung durch einen Leiter fließt:
1 Ampere = 1 Coulomb Ladung, die pro Sekunde einen Punkt passiert.
Der Name ehrt André-Marie Ampère (1775–1836), einen französischen Physiker und Mathematiker, der die Wissenschaft der klassischen Elektrodynamik begründete.
Moderne SI-Definition (2019–heute)
Seit 2019 ist das Ampere definiert durch die Festlegung des Wertes der Elementarladung (e) auf exakt 1,602176634 × 10⁻¹⁹ Coulomb.
Daher ist 1 Ampere der elektrische Strom, der dem Fluss von 1/(1,602176634 × 10⁻¹⁹) Elementarladungen pro Sekunde entspricht.
Quelle: BIPM SI base unit ampere
Wichtig:
- 1 Ampere = 1 Coulomb/Sekunde
- 1 A = 1 C/s
Historische Definition
Vor 2019 wurde das Ampere durch die Kraft zwischen zwei parallelen Leitern definiert:
Das Ampere ist diejenige konstante Stromstärke, die – in zwei geraden, parallelen, unendlich langen Leitern im Vakuum im Abstand von 1 Meter aufrechterhalten – zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2 × 10⁻⁷ Newton pro Meter Länge erzeugt.
Diese Definition verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus, wie es das Ampèresche Gesetz beschreibt.
Wo werden Ampere verwendet?
- Elektrotechnik: Schaltungsentwurf, Verkabelung, Schutzgeräte
- Luftfahrt: Flugzeugelektrik, Last- und Leitungsberechnungen (gemäß ICAO und FAA Standards)
- Energieversorgung: Haushalt, Industrie und Verkehr
- Wissenschaft und Industrie: Physik, Chemie, Elektronik
In der Luftfahrt sind Ampere entscheidend für die Spezifikation der Batteriekapazität, des Generators/Alternatorausgangs, der Leitungsschutzschalter und der Kabeldimensionierung.
Grundformel
Strom (I) = Ladung (Q) / Zeit (t)
- I (Ampere, A)
- Q (Coulomb, C)
- t (Sekunden, s)
Beispiel: Ein Strom von 5 A bedeutet, dass pro Sekunde 5 Coulomb Ladung fließen.
Ampere und verwandte elektrische Einheiten
| Größe | Symbol | SI-Einheit | Formel / Beispiel | Was wird gemessen |
|---|---|---|---|---|
| Strom | I | A | I = Q / t | Ladungsfluss pro Sekunde |
| Spannung | V | V | V = I × R | Elektrisches Potential |
| Widerstand | R | Ω | R = V / I | Stromwiderstand |
| Leistung | P | W | P = V × I | Energieübertrag pro Zeit |
| Ladung | Q | C | Q = I × t | Übertragene Gesamtladung |
| Kapazität | Ah | Ah | Ah = I × Zeit (h) | Batterieladung über Zeit |
Luftfahrt & ICAO-Kontext
Flugzeugelektrik wird in Ampere bewertet für:
- Verkabelung: Kabelquerschnitte werden nach dem maximal erwarteten Strom gewählt, um Überhitzung zu vermeiden
- Schutz: Leitungsschutzschalter/Sicherungen sind in Ampere gekennzeichnet (OCPDs)
- Batteriekapazität: Amperestunden (Ah) geben die Notstromdauer an
- Lastanalyse: Stromaufnahme jedes Systems (z.B. Lichter, Avionik, Motoren) wird zur sicheren Auslegung berechnet
ICAO Anhang 6, Teil I:
Verlangt eine elektrische Lastanalyse in Ampere, geeigneten Leitungsschutz und eine Mindest-Batterieausdauer in Ah (ICAO Annex 6
).
Praktische Beispiele in der Luftfahrt
| Gerät/Szenario | Typischer Strom (A) | Bedeutung in der Luftfahrt |
|---|---|---|
| Navigationslicht | 1–3 | Leitungsdimensionierung, Schutzwahl |
| Cockpit-Panel | 0,5–2 | Buslast, Redundanz |
| Avioniksystem | 5–20 | Lastabwurf, Backup, Isolation |
| Anlassermotor | 100–800 | Einschaltstrom, Relais-/Kabelauswahl |
| Kabinenbeleuchtung | 10–30 | Notstrom, Lastabschätzung |
| Pitotrohrheizung | 5–15 | Enteisung, Überwachung |
| Bodenstromversorgung | bis zu 1.000 | Versorgungslimits, externe Energie |
Alle Schutzgeräte (Sicherungen, Schutzschalter) sind gemäß ICAO/FAA in Ampere bewertet.
Strom messen
Amperemeter
- Misst den Strom in Ampere, wenn es in Serie in den Stromkreis geschaltet wird.
Stromzange
- Erfasst das Magnetfeld des Stroms; kein Auftrennen des Stromkreises nötig – ideal für Wartung an Flugzeugen.
Multimeter
- Misst Strom (A), Spannung (V), Widerstand (Ω). Zum Strommessen auf richtigen Bereich stellen und in Serie schalten.
Best Practice:
Immer kalibrierte, zugelassene Geräte gemäß Wartungsvorschriften der Luftfahrt verwenden.
Beispielrechnungen
Beispiel 1:
Ein Landelicht mit 140 W an einer 28 V-Busversorgung:
I = P / V = 140 / 28 = 5 A
Beispiel 2:
Der Notbus muss 20 A für 15 Minuten liefern:
t = 15 min = 900 s
Q = I × t = 20 × 900 = 18.000 C
Beispiel 3:
Pitotrohrheizung, R = 7 Ω, V = 28 V:
I = V / R = 28 / 7 = 4 A
Flugzeug-Kabelbelastungstabelle (Beispiel, gemäß FAA AC 43.13-1B)
| Kabelquerschnitt (AWG) | Maximalstrom (A) | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| 22 | 5 | Avionik, Signale |
| 18 | 10 | Kleine Lampen, Schalter |
| 14 | 20 | Kabinenbeleuchtung, Verbraucher |
| 10 | 30 | Hauptbus, Relais |
| 6 | 55 | Leistung, Batterien |
Verwenden Sie immer die offiziellen Tabellen für Ihre Installation.
Wasserrohr-Analogie
| Elektrisches Konzept | Wasser-Analogie |
|---|---|
| Spannung | Wasserdruck |
| Strom (A) | Durchflussrate (L/s) |
| Widerstand (Ω) | Rohrverengung |
Wie Wasser bei höherem Druck oder breiteren Rohren schneller fließt, fließt auch mehr elektrischer Strom (Ampere) bei höherer Spannung oder geringerem Widerstand.
Umrechnungstabelle
| Von | Nach | Multiplikator |
|---|---|---|
| Ampere (A) | Milliampere | 1.000 |
| Milliampere | Ampere | 0,001 |
| Ampere (A) | Coulomb/Sekunde | 1 |
| Ampere (A) | Elektronen/Sekunde | 6,241×10¹⁸ |
Elektrische Sicherheit
- 0,05–0,1 Ampere (50–100 mA) durch den Körper können tödlich sein.
- Flugzeugverkabelung und Schutz müssen Überströme (Feuer-/Geräterisiko) verhindern.
- Alle Wartungen in der Luftfahrt folgen strengen Strombegrenzungen (A) und Lockout/Tagout-Verfahren.
Zusammenfassung
Das Ampere ist die SI-Basiseinheit für elektrischen Strom – zentral für alle elektrischen Berechnungen, Systemauslegung und Sicherheit. In der Luftfahrt wird jede Leitung, jeder Schutzschalter und jede Batterie in Ampere spezifiziert, um Zuverlässigkeit und Normenkonformität zu gewährleisten. Das Verständnis der Ampere ist für alle, die mit elektrischen Systemen arbeiten, unerlässlich – besonders in regulierten Bereichen wie der Luftfahrt.
Häufig gestellte Fragen
- Wie ist das Ampere im SI-System offiziell definiert?
Seit 2019 ist das Ampere definiert durch die Festlegung der Elementarladung (e) auf 1,602176634 × 10⁻¹⁹ Coulomb, sodass 1 Ampere der Strom ist, der 1 Coulomb pro Sekunde transportiert. Diese Definition verknüpft die Einheit direkt mit einer fundamentalen Naturkonstanten.
- Warum sind Ampere in der Flugzeugelektrik wichtig?
Ampere geben den maximal sicheren Strom für Leitungen, Schutzschalter und Verbraucher an. ICAO- und FAA-Standards verlangen, dass alle Flugzeugstromkreise in Ampere bewertet und geschützt werden, um Überhitzung, Brand und den Ausfall sicherheitskritischer Systeme zu verhindern.
- Wie kann ich zwischen Ampere und anderen Einheiten umrechnen?
1 Ampere (A) = 1.000 Milliampere (mA). 1 Coulomb (C) = 1 Ampere × 1 Sekunde. 1 Amperestunde (Ah) = 3.600 Coulomb. Für Wechselstromsysteme verwenden Sie Effektivwerte für genaue Strommessungen.
- Was ist der Unterschied zwischen Ampere (A) und Amperestunden (Ah)?
Ampere messen den Strom (Ladungsfluss pro Zeit), während Amperestunden die insgesamt über die Zeit abgegebene Ladung (Batteriekapazität) messen. Beispielsweise kann eine 10-Ah-Batterie 10 A für 1 Stunde oder 1 A für 10 Stunden liefern.
- Wie wird Strom in der Praxis gemessen?
Strom wird mit Amperemetern (in Reihe geschaltet), Stromzangen (Erkennung des Magnetfeldes) oder Multimetern gemessen. In der Luftfahrt dürfen für Wartung und Systemprüfung nur kalibrierte, zugelassene Instrumente verwendet werden.
Beherrschen Sie elektrische Systeme mit Sicherheit
Verstehen Sie Ampere-Bewertungen, um eine sichere, normgerechte und effiziente Systemauslegung zu gewährleisten – unerlässlich für Luftfahrt, Ingenieurwesen und elektrische Instandhaltung.
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