Current, Charge and Time — the Tap and the Bucket
Zwei Hähne füllen zwei Eimer gegen zwei Stoppuhren. Halten Sie die Uhr fest, und doppelte Ladung bedeutet doppelten Strom; halten Sie die Ladung fest, und doppelte Zeit halbiert ihn. Derselbe Durchlauf von Hahn B verankert beide Hälften von I = Q/t.
So benutzt du diese Simulation
- Drücken Sie Same time, more charge, um Δt festzuhalten und die gelieferte Ladung zu variieren
- Drücken Sie Same charge, more time, um Q festzuhalten und die benötigte Zeit zu variieren
- Nutzen Sie Pause, um beide Eimer halb gefüllt einzufrieren und zu vergleichen
- Drücken Sie Restart, um den Vergleich vom leeren Eimer an zu wiederholen
Worauf du achten solltest
- Bei gleicher Zeit entspricht der Eimer mit doppelter Ladung dem doppelten Strom
- Bei gleicher Ladung entspricht der Hahn, der doppelt so lange braucht, dem halben Strom
- Hahn B kommt in beiden Vergleichen vor und verbindet die beiden Hälften zu einer Beziehung
- Weder die Ladung allein noch die Zeit allein verrät Ihnen den Strom
- Ein gleichmäßiger Hahn füllt mit konstanter Rate — das ist der Fall konstanten Stroms
Die Physik dahinter
Der Strom ist Ladung pro Zeit, I = Q/t, also ein Verhältnis, und keine der beiden Größen legt ihn allein fest. Zwei Durchläufe bei gleicher Zeit zu vergleichen isoliert den Zähler: I ∝ Q, und doppelte Ladung im selben Intervall bedeutet doppelten Strom. Zwei Durchläufe mit gleicher Ladung zu vergleichen isoliert den Nenner: I ∝ 1/t, und für dieselbe Ladung doppelt so lange zu brauchen halbiert den Strom. Einen Durchlauf beiden Vergleichen gemeinsam zu lassen macht aus den beiden Proportionalitäten Teile einer einzigen Beziehung statt getrennter Regeln.