Kurzschlussstrom


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Kurzschlussstrom



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?

Jede Spannungsquelle besitzt einen Pluspol und einen Minuspol. In einem Schaltkreis werden die zwei Pole mit einander verbunden, jedoch befindet sich stets ein Verbraucher in der Leitung. Ein Verbraucher ist beispielsweise eine Lampe. Der Strom fließt also von einem Pol zum anderen und wird dabei durch den Verbraucher abgeschwächt. Werden diese beiden Pole direkt mit einander verbunden, ohne einem Verbraucher, so kommt es zu einem Kurzschluss. Dabei fließt der Strom ungehindert von einem Pol zum anderen. Es entsteht eine hohe Stromstärke, welche zu einer hohen Wärmebildung führt und schließlich zu einem Brand. Der Strom der während eines Kurzschlusses fließt wird Kurzschlussstrom genannt.

Der folgende Stromkreis besteht aus einer Spannungsquelle und einem Verbraucher (Lampe). 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. Der Strom fließt durch den roten Leiter, da er den Weg mit dem geringsten Widerstand sucht.



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

Im folgenden siehst du, wie man den Kurzschlussstrom berechnen kann.

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.