Wie entsteht Wärme im Kabel?
Hey Leute, ich schreibe morgen eine Physik Arbeit und wollte nur kurz wissen, wie Wärme in einem Kabel entsteht. Das kommt doch dadurch, dass Elektronen vom Minus- zum Pluspol wandern und auf dem Weg gegen Atomrümpfe stoßen, die anfangen zu schwingen und somit mehr Platz verbrauchen, also auch weniger Elektronen "passieren" lassen oder? Die wärme kommt doch einfach durch den Aufeinanderprall?
6 Antworten
Entlang des Kabels existiert eine Spannung und somit ein elektrisches Feld E.
Im Kabel fließt ein Strom, uns daher ist das Kabel von einem Magnetfeld H ringförmig umgeben. Beide Feldvektoren vektoriell miteinander multipliziert ergeben den Poyntingschen Vektor S = E kreuz H.
Er zeigt in das Kabel hinein und beschreibt den Energiestrom in das Kabel, wo er zu Wärme wird.
Das mit den Elektronen laß lieber. Die kann man nicht sehen. Damit kannst Du nur mehr oder weniger falsche Märchen erzählen. Elektrisches und magnetisches Feld hingegen kann man gut messen.
'Du hast hier nur den Leistungstransport durch das Kabel beschrieben'
Nicht durch das Kabel sondern in das Kabel hinein.
'Dein Poyntingscher Vektor wird mit jedem Meter immer kürzer.'
Wie sollen wir das denn verstehen?
Es ist so, dass die Länge eines Vektors seinen Betrag ausdrückt. Am Anfang des Kabels beschreibt Dein Poyntingscher Vektor den Leistungseintrag. Nun kommt es aber im Kabel zu Wärmeverlusten. Am anderen Ende des Kabels fliesst zwar der gleiche Strom wieder heraus, der am Anfang eingeleitet wurde, nicht aber die eingespeiste Leistung.
Das heisst, dass der Poyntingsche Vektor am Kabelende kleiner und in der bildlichen Darstellung kürzer ist als am Anfang. Der Energie- bzw. Leistungsverlust passiert pro Längeneinheit des Kabels.
Es ist ja auch alles richtig was Du geschrieben hast. Aber der Poyntingsche Vektor beschreibt in diesem Zusammenhang nur die Leistungsflüsse, aber er erklärt sie nicht physikalisch.
Was meinst Du mit dem 'Ende des Kabels'? Ein Stromkreis ist geschlossen und hat deshalb kein 'Ende', wie auch z. B. der Erdäquator als geschlossene Linie kein Ende hat.
Beachte:
Wenn die Leitung überall den gleichen Widerstand pro Länge hat, dann sind E und H überall gleich und so auch deren Kreuzprodukt.
Oder auch wiedersran des Leiters genannt (also richtig).
ersetze aufeinanderprall durch reibung ;)
las uns das thema wechseln, bei reibung kann ich mich immer gaaaanz schlecht konzentrieren. wärme entsteht nunmal durch reibung kann ich auch nix dran ändern
Die Temperaturerhöhung in einem stromdurchflossenen metallischen Leiter erfolgt aufgrund elastischer Stöße, die die Leitungselektronen auf die Atomrümpfe ausüben und dadurch deren Schwingungsamplitude vergrößern. Dadurch wird die mittlere kinetische Energie der Gitterbausteine größer, ergo, die Temperatur steigt. Der Reibungsbegriff ist in diesem Zusammenhang Unsinn. Diese Erklärung erfolgt auf der Grundlage eines Teilchenmodells.
LG
durch den widerstand...
Hier erklärst Du den Poyntingschen Vektor zwar richtig. Aber erklärt wird hier nur, welche Richtung der elektrische Leistungtransport einnimmt. Es wurde aber nach der Entstehung von Wärme im Leiter gefragt. Die blosse Präsenz eines elektrischen Feldes und eines magnetischen Feldes erklärt noch nicht die Wärmeentstehung. Du hast hier nur den Leistungstransport durch das Kabel beschrieben, aber nicht wie im Kabel Leistung verbraten wird. Dein Poyntingscher Vektor wird mit jedem Meter immer kürzer.