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Elektrischer Widerstand

13.4.2021

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Widerstande-Zusammenfassung
Der elektrische Widerstand
Der elektrische Widerstand R gibt an, wie stark der
elektrische Strom beim fließen be
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Der elektrische Widerstand R gibt an, wie stark der
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Widerstande-Zusammenfassung Der elektrische Widerstand Der elektrische Widerstand R gibt an, wie stark der elektrische Strom beim fließen behindert wird. Man definiert den elektrische Widerstand als das Verhältnis von Spannung und Stromstärke: R=U/I mit der Einheit [R]=10 Bei gleicher Spannung gilt: Je größer der elektrische Widerstand ist, desto kleiner ist die Stromstärke im gesamten Stromkreis. Ohms ches Gesetz Es erläutert, dass es einen Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke gibt. U und í sind proportional zueinander, d.h., dass sie immer das gleiche Verhältnis zueinander. Wird also zum Beispiel die Spannung erhöht, so erhöht sich mit ihr der darin fließende Strom, da die beiden zusammenhängen und sich gegenseitig beeinflussen. 2 U in V 1 2 Leitwert G=1/R=1/U. I in A ● ● Die beiden Kennlinien zeigen eine Ursprungsgerade Sie starten beim Wertepaar (010) Haben eine konstante Steigung Je größer der elektrischer Widerstand, desto flacher ist die Kennlinie, ihre Steigung also geringer ● Je größer die Steigung, desto kleiner. ist ist der Widerstand Elektrische Bauteile zeigen ein ohmsches Verhalten, wenn folgende Aussagen gelten: -Spannung und Stromstärke sind proportional zueinander. U~I (Ändert man eine Größe verändert sich die andere um den gleichen Wert) -Der elektrische Widerstand als Quotient der beiden Größen ist konstant -Das Diagramm der beiden Größen (I-U Kennlinien) zeigt eine Ursprungsgerade. Die Steigung entspricht dem Kehrwert des elektrischen Widerstands, dem s.g. Leitwert Es können entweder alle oder keine Aussagen korrekt sein. Wenn ein Energiewandler den elektrischen Strom gut leitet, hat er einen hohen Leitwert und einen geringen Widerstand ->steile Kennlinie. Auswertung der...

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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) ● Das R-U-Diagramm ist nach unten gekrümmt ● Stoffe wie Graphit oder andere Halbleiter nennt man: Heißleiter. Der elektrische Widerstand fällt mit zunehmender Temperatur 0.06 0,04- 0.02- Je höher die Temperatur, desto größer die Leitfähigkeit ● 100 2. Glühlampen mit Metalldraht (Metalle) U (R-U-Diagramm) Ein Erklärung ist mit dem Teilchenmodell nicht möglich. 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. r Erklärung mit Teilchenmodell: Höhere Temperaturen -> Atome im Leiter schwingen stärker ->Elektronen werden stärker behindert-> höherer AR Ω Widerstand -> Strom wird schlechter geleitet 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. 444 0.05- 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 p=spezifischer Widerstand rho -> Materialabhängig [p=102 mm²/m] a) Quadratischer Leiter • Verdopplung der Diagonale ● Vervierfachung der Fläche Vervierfachung des Widerstands • Allgemein R-d² (I-U-Diagramm) (R-U-Diagramm) Daraus folgt: R*1/A~1/R² Leiterquerschnitt Leiterlänge е A b) runder Leiter Akreis = πd²/4 ➜ 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= 3330 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 Elektron retele fraged Atom (Hülle und Kern) (Die Pfeile an den Elektronen zeigen ihre Bewegungsrichtung an) Energiewandler R = klein Quelle: 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. Wärmeenergie (= Schwingung der Atome) https://denkwerkstatt- physik.de/denkwerkstatt- physik/awk/w_widerstand. html Energiewandler R = groß