Elektrischer Widerstand

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drei Typen von Kennlinien Grundsätzlich gilt: Je größer die Spannung U und damit die Stromstärke I, desto größer die Temperatur des leitenden Materials. 1. Kohlefadenlampe aus Graphit (Halbleiter) 0.06 0.04- 0.02- O Je höher die Temperatur, desto größer die Leitfähigkeit Das R-U-Diagramm ist nach unten gekrümmt Stoffe wie Graphit oder andere Halbleiter nennt man: Heißleiter. Der elektrische Widerstand fällt mit zunehmender Temperatur T T U (R-U-Diagramm) Ein Erklärung ist mit dem Teilchenmodell nicht möglich. 2. Glühlampen mit Metalldraht (Metalle) Je höher die Temperatur, desto geringer die Leitfähigkeit Das R-U Diagramm ist nach oben gekrümmt Metalle nennt man: Kaltleiter. Der elektrische Widerstand steigt mit der Temperatur. Erklärung mit Teilchenmodell: Höhere Temperaturen -> Atome im Leiter schwingen stärker ->Elektronen werden stärker behindert-> höherer AR Ω Widerstand -> Strom wird schlechter geleitet I U 3. Konstantandraht (ohmsches Verhalten) Bei speziellen Legierungen wie z.B. Konstantan, bleibt die Temperatur des Leiters konstant. Bei Metallen lässt sich die Temperatur durch Kühlung des Leiters konstant halten. In diesen Fälle. Gilt das ohmsche Gesetz: R=U/I= konstant (bei konstanter Temperatur) Man spricht dann von ohmsche Widerständen (R-konstant) oder Bauteilen mit ohmschen Verhalten (U~I). Die Leitfähigkeit ist damit für jede Betriebsspannung gleich. 0.05- A p=spezifischer Widerstand rho -> Materialabhängig [p=12 mm²/m] ● Widerstand von Drähten Von welchen Faktoren hängt der Widerstand eines Drahts ab ? 1) Je länger ein Draht, desto größer ist der Widerstand 2) Je kleiner die Querschnittsfläche, desto größer die Widerstand 3) Der Widerstand hängt vom Material ab R=p*1/A a) Quadratischer Leiter U₁ /V 200 Verdopplung der Diagonale Vervierfachung der Fläche Vervierfachung des Widerstands Allgemein R~d² Daraus folgt:R*1/A~1/R² -100 (I-U-Diagramm) (R-U-Diagramm) Leiterquerschnitt Leiterlänge е A b) runder Leiter Akreis π *d²/4 A~d² Ersatzwiderstand von Schaltungen a) Reihenschaltungen Der Ersatzwiderstand einer Reihenschaltungen ist immer größer, als der größte Einzelwiderstand Es gilt: R12 R₁ + R₂ (R₁2 wird auch oft als Rges oder R bezeichnet) Spannungsleiterformel Uges /U₁ Rges/R₁ bzw. U₂/U₁=R₂/R₁ Rges= Uges/U₁=R₁ bzw. U₂=R₂/R₁=U₁ = b) Parallelschaltung Allgemeine Formel: 1/R₁2=1/R₁+1/R₂ Man addiert also die Kehrwerte der Einzelwiderstände. Man kann auch sagen, dass die Leitwerte addiert werden. Der Ersatzwiderstand wird mit jedem parallelgeschalteten Bauteil kleiner! -> R₁2<R₁ und R₁2 R₂ Für zwei Widerständen (nur 2!) gilt: * R12 R1 R2/R₁+R₂ Stromleiter (Parallelschaltung) Die Teilstromstärke teilt sich im umgekehrten Verhältnis auf die Pfade auf, wie die Widerstandswerte der Pfade. R₁/R₂= 1₂/11 bzw. R₁/Rges Iges/I1 = I2=R1/R₂ I1 bzw. Iges=R₁/Rges* I1 * Wie kann man den Ersatzwiderstand abschätzen? R₁=10000 R₂= 333N 1) Ganz grob: Ersatzwiderstand ist kleiner als der kleinste Ersatzwiderstand! R₁2<R2 −> R12<333N 2)Genauer mit Drahtmodell: Alle Widerstände in der Parallelschaltung werden wie gleich lange Drähte behandelt, die sich nur in der Querschnittsfläche unterscheiden! (Material auch gleich) A12=A₁+A2 Der elektrische Widerstand im Teilchenmodell ● Elektronen stoßen dabei gegen die Atome und werden so in ihrem Fluss behindert elektrische Elektron relek eragied (Die Pfeile an den Elektronen zeigen ihre Bewegungsrichtung an) Atom (Hülle und Kern) Energiewandler Bei der Wanderung der Elektronen stoßen sie gegen die Atomrümpfe-> die Bewegung der Elektronen wird behindert und Teile der Energie werden in Wärmeenergie übertragen. Somit geht Insgesamt keine Energie verloren, aber es kann weniger von der Gesamtenergie zum Antrieb der Elektronen genutzt werden-> Stromstärke kleiner R = klein Wärmeenergie (= Schwingung der Atome) Quelle: ↑ https://denkwerkstatt- physik.de/denkwerkstatt- physik/awk/w_widerstand. html Energiewandler R = = groß 1