Erhitzung an Engstellen < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 18:23 Mo 23.12.2013 | | Autor: | i7-2600k |
| Aufgabe | | Warum Erhitzen sich Engstellen im Draht einer Glühlampe? |
Spontan hätte ich gesagt, dass sich die Engstellen erhitzen, da sie als Widerstand auf die Elektronen wirken. Allerdings sinkt an einem Widerstand laut R= U/I doch die Stromstärke zugunsten der Spannung, die keine Erhitzung bewirkt. Fällt dann lokal am Widerstand doch eine erhöhte Stromstärke an?
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 18:49 Mo 23.12.2013 | | Autor: | i7-2600k |
Okay, den ersten Teil habe ich verstanden. Aber warum sollte sich die Temperatur erhöhen, wenn die Leistung gleich bleibt? Und warum beleiben U und I gleich, hat der erhöhte Widerstand keinen Einfluss aus sie?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fehlerhaft  | | Datum: | 18:53 Mo 23.12.2013 | | Autor: | M.Rex |
> Okay, den ersten Teil habe ich verstanden. Aber warum
> sollte sich die Temperatur erhöhen, wenn die Leistung
> gleich bleibt?
Die Leistung und damit die Energie bleibt gleich, und daher muss die Energie in andere Energieformen übergehen, hier bleibt für den Draht dann nur noch die Wärmeenergie.
> Und warum beleiben U und I gleich,
Diese werden permanent von dem Haushaltsstromnetz geliefert.
> hat der erhöhte Widerstand keinen Einfluss aus sie?
Warum sollte er? Das Ohmsche Gesetz gilt hier nicht.
Marius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 18:57 Mo 23.12.2013 | | Autor: | i7-2600k |
Und der Rest des Drahtes erhitzt sich nicht so stark, da er aufgrund seines größeren Volumens eine erhöhte Wärmekapazität aufweist?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 18:58 Mo 23.12.2013 | | Autor: | M.Rex |
> Und der Rest des Drahtes erhitzt sich nicht so stark, da er
> aufgrund seines größeren Volumens eine erhöhte
> Wärmekapazität aufweist?
Ja, das kann man so stehen lassen.
Marius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 20:01 Mo 23.12.2013 | | Autor: | i7-2600k |
Okay, vielen Dank für deine Geduld. :)
|
|
|
| |
|
Hallo!
ich bin damit nicht einverstanden.
Erstmal gilt das Ohmsche gesetz doch immer.
Wenn du den gesamten Glühwendel als Engstelle betrachtest, dann haben dünnere Wendel auch einen höheren Widerstand, was bei gleicher Spannung zu einem geringeren Strom und damit niedrigerer Leistung führt.
Allerdings glaube ich eher, daß es um einzelne Stellen im Draht geht, die dünner als der Rest sind.
Dazu mal ein Beispiel:
Eine Birne für 200V mit [mm] 400\Omega [/mm] hat 100W, folglich fließen 0,5A.
Zerlegt man den Draht gedanklich in 400 Teile, hat jedes [mm] 1\Omega [/mm] und gibt 0,25W als Wärme ab.
Nun soll ein Teil davon enger sein, und [mm] 2\Omega [/mm] haben. Dann hat die ganze lampe [mm] 401\Omega [/mm] und es fließt ein Strom von 0,4998A, also so gut wie die 0,5A zuvor.
Demnach gibt immernoch jeder normale Teil des Wendels fast 0,25W ab.
Dann ist da aber noch das Stück mit [mm] 2\Omega, [/mm] welches dann eben 0,5W abgibt, also mal eben das doppelte.
Nunja, und das mit der Wärmekapazität ist Käse, die ist nämlich winzig gegenüber der Wärmemenge, die in einer Glühbirne anfällt. Viel mehr wird die Wärme über Strahlung abgegeben, und die hängt von der Oberfläche ab. Der dünne Teil des Drahtes hat eine kleinere Oberfläche. Er produziert also nicht nur mehr Wärme, er gibt sie auch noch schlechter ab. (Das führt dazu, daß dort mehr Material verdampft, und der Draht noch dünner wird...)
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 22:02 Mo 23.12.2013 | | Autor: | chrisno |
Ich stimme Event_Horizon fast vollständig zu. Nur
> Erstmal gilt das Ohmsche gesetz doch immer.
Das ist so ganz falsch. Es geht um die Definition des Widerstands. Das Ohmsche Gesetz ist eine Idealisierung, die sagt, dass R von I unabhängig ist. Da ist gerade ein Glühdraht der Fall eines nicht-ohmschen Widerstands.
|
|
|
| |
|
Da hast du natürlich recht!
|
|
|
| |
|
Du musst dir den gesamten Draht als eine Hintereinanderschaltung von gleich langen Drahtstückchen und damit zunächst gleich großen Widerständen vorstellen. An jedem Drahtstückchen fällt gleich viel Spannung ab, jedes lässt gleich viel Strom durch, jedes gibt daher gleich viel Leistung in Form von Wärme ab.
Nun wird aus irgendeinem Grunde ein Drahtstückchen enger. Damit erhöht sich sein Widerstand. Insgesamt steigt aber damit auch der Gesamtwiderstand des Drahtes (Reihenschaltung), bei gleich bleibender Netzspannung sinkt der Strom ein bisschen. Deshalb sinkt auch die jeweilige Teilspannung an den einzelnen Drahtstückchen, weil ja jetzt weniger Strom hindurchgetrieben werden muss - bis auf das engere Drahtstückchen. Da braucht man für die selbe Stromstärke wegen des erhöhten Widerstandes mehr Spannung, und bei gleicher Stromstärke wie bei den anderen Stückchen hat man hier mehr Leistung.
Beispiel: 10 Leiterstückchen zu je 10 Ohm, man legt 101 V an.
Macht zusammen 100 Ohm bei 101 V, Stromfluss 1,01 A, Leistung 102,01 Watt (jedes Stückchen 10,1 V und 1,01 A, also 10,201 W).
Nun Steigt der Widerstand bei einem Stückchen um 10% auf 11 Ohm, macht zusammen 101 Ohm bei 101 V. Nun Fließen nur noch 1 A durch das System, jeder Widerstand benötigt 10 V, der verdünnte nun 11. Jetzt verbrät jedes Stückchen nur noch 10 W, das ausgedünnte aber 11 W.
Wichtig: Die verdünnte Leitung hat weniger Oberfläche und kann infolge dessen die Wärme nur über diese verringerte Oberfläche abstrahlen, wird also schon deswegen nochmals heißer, als sie nur durch die Spannungserhöhung würde.
Natürlich gilt auch bei all diesen Vorgängen: U=R*I.
|
|
|
|
![[]](/images/popup.gif){kind=small}
spezifischen Widerstand in einem Draht
