Wieso wird bei der Lampe nur der Glühdraht heiß und nicht die anderen Kabel wodurch der Strom fließt

7 Antworten

Vom Beitragsersteller als hilfreich ausgezeichnet

Der Wolframdraht in einer Glühbirne ist sehr dünn. Wenn da die Elektronen durchlaufen, stoßen sie mit so vielen Atomen zusammen, dass durch die Reibung der Draht zu glühen anfängt.

In einem Normalen elektrokabel ist der Widerstand, also die Behinderung der Elektronen beim Durchlaufen wesentlich geringer, sodass sie nicht so oft zusammenstoßen und Reibung erzeugen.

Erhöhst du jedoch die Stromstärke sehr stark...glüht auch irgendwann das Elektrokabel durch


Pynero  09.08.2010, 15:29

Also mit den Drahtatomen zusammenstoßen :)

0
lks72  09.08.2010, 23:40
@Pynero

Kleine Anmerkung noch: Das Kabel glüht natürlich nicht durch, weil nach beim Durchglühen der Lampe Schicht im Schacht ist.

0

1) Schulniveau: Das Kabel zur Lampe und der Draht in der Lampe sind in Reihe geschaltet. In einer Reihenschaltung ist die Stromstärke I überall gleich. Der in Widerstand R1 (Kabel) dissipierte Energiestrom ist damit P1 = U1 * I = R1 * I * I => P1 = R1 * I^2.
Ebenso gilt für Widerstand 2 => P2 = R2 * I^2.
Wenn der Widerstand also höher ist (in der Lampe), dann wird dort auch mehr Energie dissipiert (also als Wärme abgegeben), daher ist der Draht in der Glühlampe heißer.

2) Diese gängige Betrachtung oben ist zwar richtig, sie unterschlägt aber den entscheidenden Aspekt (man könnte auch sagen: Sie ist zufällig richtig). Die als Wärme abgegebene Energiemenge ist ein Summand der Gibbschen Fundamentalform, nämlich
dE = T * dS. Dabei ist T die absolute Temperatur und dS die Entropieänderung im Widerstand. Man sieht dieser Gleichung schon an, dass eine Energiedissipierung nicht zwangsläufig zu einer Temperaturerhöhung führen müsste, durch genügend große Entropieerzeugung könnte die Temperatur ja sogar sinken (jedenfalls rein laut der Gleichung!).
Was passiert also wirklich mit der Entropie? Wir nehmen einen Stromkreis mit zwei Widerständen R1 und R2, die Spannungen sind U1, U2, und Uq ist die Batteriespannung. Es gilt: Uq = U1 + U2. Die in den Widerständen dissipierte Energie ist:
P = U1^2/R1 + U2^2/R2 bzw. P = Uq^2/R1 + (Uq-U1)^2/R2.
Wenn man den Stromkreis einschaltet, dann ändern sich zunächst beide Spannung, bis ein Fließgleichgewicht erreicht ist. Die dissipierte Leistungsänderung pro Spannungsänderung ist:
dP/dU1 = 2U1/R1 - 2 * (Uq-U1)/R2.
Wir setzen dP/dU1 = 0 und erhalten: U1 = R1/(R1+R2) * U0 und U2 = R2/(R1+R) * U0.
Bei dieser "Spannungsverteilung" ist die dissipierte Energie minimal. Wegen dS = dE / T ist damit auch die erzeugte Entropie minimal.
Diese Spannungsverteilung ist aber genau die, welche man aus den Regeln für die Reihenschaltung erhält!
Fazit: Eine Reihenschaltung stellt sich genau so ein, dass die erzeugte Entropie minimal wird. Damit wird aber die erreichte Temperatur höher!, eine kleinere Temperatur mit höherer Entropieproduktion ist also nicht drin.

Der Glühdrath ist nochmals gewendelt und in sich nochmals gewendelt. Durch die Reibungswärme der Elektronen und der dadurch hergestellten "Nähe" des Materials heizt sich der drath sehr stark auf und fängt an zu Glühen. Das verglühen wird durch die Gasfüllung verhindert.

Das liegt am Material, Kabel sind meist aus Kupferdraht, der hat weniger wiederstand aber auch der wird warm, nur eben nicht so sehr

Weil diese aus einem Material bestehen, welcher nicht heiß wird.