Kurzschlussstrom


Online Rechner mit Rechenweg

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Einführung

Strom ist aus dem heutigen Leben nicht mehr weg zu denken, er ist eines der wichtigsten Energiequellen. Das besondere an Strom als Energieträger ist seine Transportierbarkeit.

Doch was passiert in einem Stromkreis wenn es keinen Verbraucher gibt bzw. die Pole einer Spannungsquelle direkt mit einander verbunden sind?

Bevor wir uns dieser Frage widmen könnte es nützlich sein die folgenden Themen zu wiederholen:

Was ist ein Kurzschluss

Eine Spannungsquelle wie zum Beispiel eine Batterie hat einen Pluspol und einen Minuspol. Werden diese beiden Pole direkt mit einander verbunden, so kommt es zu einem Kurzschluss. Dabei fließt sehr viel Strom, der zu einer starken Erwärmung und damit zu einer Zerstörung des Systems führen kann. Ein Kurzschluss kann im schlimmsten Fall zu einem Brand führen.

Strom versucht stets den Weg des geringsten Widerstands zu nehmen. In der unteren Abbildung ist ein Stromkreis mit einer Spannungsquelle und einer Lampe zu sehen. Der Strom sollte eigentlich durch die Lampe fließen, doch durch den roten Leiter wird ein Kurzschluss hervorgerufen. Damit sind die Pole der Spannungsquelle ohne einen Verbraucher (Lampe) direkt mit einander Verbunden.



Kurzschlussstrom berechnen

Bis jetzt gingen wir von einer stark vereinfachten Annahme über die elektrischen Spannungsquellen aus.

Schließt man einen variablen Widerstand (Potentiometer) an einer Spannungsquelle z.B eine Batterie an, so fließt ein Strom. Die Stromstärke ist sowohl von der Spannung der Batterie als auch des eingestellten Widerstands abhängig. Je kleiner der Widerstand am Potentiometer ist, desto größer ist der fließende Strom (bei konstanter Spannung). Dabei gingen wir immer davon aus, das der Strom nach oben hin scheinbar unbegrenzt ist.

In der Realität trifft das jedoch nicht zu, unendlich große Ströme kommen nicht vor. Schon alleine am Aufbau einer Batterie wird einem klar das auch elektrische Quellen einen eigenen Widerstand besitzen. Dieser Widerstand wird Innenwiderstand genannt. Dies gilt für sämtliche elektrische Quellen wie Netzgeräte, Dynamos usw.

Kurzschlussstrom Formel

\(I_k=\)\(\frac{U_q}{R_I}\)

Dabei ist:

  • \(I_k\) der Kurzschlussstrom in Ampere [\(A\)]

  • \(U_q\) die Spannung der elektrischen Quelle in Volt [\(V\)]

  • \(R_I\) der Innenwiderstand der elektrischen Quelle in Ohm [\(\Omega\)]



Kurzschlussstrom berechnen Beispiel

Beispiel:

Eine Spannungsquelle liefert eine Spannung von \(12\) Volt. Der Innenwiderstand der Spannungsquelle berägt \(0,25\Omega\). Wie hoch wäre der Kurzschlussstrom wenn es zu einem Kurzschluss käme?

Lösung:

Um den Kurzschlussstrom zu berechenen verwenden wir die oben angegebene Formel. Wir setzen die Spannung und den Innenwiderstand ein und erhalten:

\(I_k=\)\(\frac{U_q}{R_I}=\frac{12V}{0,25\Omega}\)\(=48A\)

Würde es zu einem Kurzschluss kommen, würde ein Kurzschlussstrom von \(48A\) fließen.