2 Fragen zu Stromdichte

Um die Stromdichte zu berechnen, benötigst du den Strom und die Fläche, durch die der Strom fließt. Die Stromdichte \( J \) ist definiert als der Strom \( I \) geteilt durch die Fläche \( A \): \[ J = \frac{I}{A} \] Zuerst berechnen wir den Strom \( I \). Der Strom ist die Menge an Ladung \( Q \), die pro Zeiteinheit \( t \) fließt: \[ I = \frac{Q}{t} \] Die Ladung \( Q \) kann aus der Anzahl der Elektronen \( n \) und der Elementarladung \( e \) berechnet werden: \[ Q = n \cdot e \] Die Elementarladung \( e \) beträgt etwa \( 1,602 \times 10^{-19} \) Coulomb. Gegeben: - Anzahl der Elektronen \( n = 10^{19} \) - Zeit \( t = 1,6 \) Sekunden - Fläche \( A = 1 \) cm² = \( 1 \times 10^{-4} \) m² Berechnung der Ladung \( Q \): \[ Q = 10^{19} \cdot 1,602 \times 10^{-19} \, \text{C} = 1,602 \, \text{C} \] Berechnung des Stroms \( I \): \[ I = \frac{1,602 \, \text{C}}{1,6 \, \text{s}} = 1,00125 \, \text{A} \] Berechnung der Stromdichte \( J \): \[ J = \frac{I}{A} = \frac{1,00125 \, \text{A}}{1 \times 10^{-4} \, \text{m}^2} = 1,00125 \times 10^{4} \, \text{A/m}^2 \] Die Stromdichte beträgt also \( 1,00125 \times 10^{4} \, \text{A/m}^2 \) oder etwa \( 10.0125 \, \text{kA/m}^2 \).

Die elektrische Stromdichte ist eine physikalische Größe, die den elektrischen Strom pro Flächeneinheit beschreibt. Sie wird häufig mit dem Symbol \( J \) dargestellt und ist definiert als der Quotient aus dem elektrischen Strom \( I \) und der Querschnittsfläche \( A \), durch die der Strom fließt. Mathematisch wird die Stromdichte wie folgt ausgedrückt: \[ J = \frac{I}{A} \] Dabei wird die Einheit der Stromdichte in Ampere pro Quadratmeter (A/m²) angegeben. Die Stromdichte ist ein wichtiger Parameter in der Elektrotechnik und Materialwissenschaft, da sie Aufschluss über die Verteilung des elektrischen Stroms in einem Leiter oder einem anderen Material gibt und somit auch Einfluss auf die Temperatur und die elektrischen Eigenschaften des Materials hat.