Hallo liebe Leute ich verzweifle Physik ist echt schwer?
2 Glühlampen mit 100 w und 15 w die werden in einer reihe geschaltet und an netztspannung geschloßen.
leuchtet die Lampe mit der größeren Leistung heller?
wie kann man die Antwort rechnerisch belegen?m
mir jemand die Lösung sagen
vielen vielen Dank
Ist die erste Zeile korrekt geschrieben?
nein ups danke ich meinte 2 Glühlampen mit den Leistungsangaben 15W und 100W
4 Antworten
Die Frage wird intuitiv meist falsch eingeschätzt. Auch die bisherigen beiden Antworten sind wenig hilfreich.
Aber ja, man kann sie rechnerisch zumindest grösstenteils belegen.
Aber zum Begründen ist auch physikalisches Verständnis nötig.
In der Praxis, also beim Experiment, wird man die Frage wie folgt beantworten können/müssen:
- Die 15W-Lampe wird mit ihrer fast vollständigen Helligkeit leuchten
- Die 100W-Lampe wird gar nicht leuchten (oder nur extrem schwach, kaum wahrnehmbar)
Die näherungsweise Begründung geht über den den "normalen" Widerstand R der Glühlampen. Die Formeln P=U*I und U=R*I werden benötigt
P ist die Leistung, die hast du gegeben
U ist die Spannung (für beide gleich), die musst du offenbar annehmen.
I ist die Stromstärke, kann man berechnen.
R ist der Widerstand, auch zu berechnen:
R=U/I wobei man I aus I=P/U bekommt.
Dies ergibt aber nur die R-Werte bei Nomalbetrieb der Lampe (also an der vollen Betriebsspannung). Aber nicht bei Reihenschaltung!
- Bei Reihenschaltung bestimmt der höhere Widerstand, also die schwächere Lampe, die fliessende Stromstärke.
- Und diese Stromstärke ist zu niedrig, um die stärkere Lampe leuchten zu lassen. Auch der Spannungsteiler verdeutlicht das: die stärkere Lampe bekommt die wesentlich kleinere Spannung.
- Der Effekt wird sogar noch verstärkt, weil Glühlampen eigentlich keine Ohm'schen Widerstände sind, sondern im kalten Zustand einen noch kleineren Widerstand haben als berechnet! Deshalb wird die stärkere Lampe also noch weniger Anteil der Spannung bekommen und in der Realität kaum wahrnehmbar "leuchten".
Also, versuch's mal zu rechnen.
Wenn jede der Lampen an 230 V angeschlossen wird, zieht die 100-W-Lampe mehr Strom als die 15-W-Lampe. Also hat sie einen kleineren Widerstand.
Wenn sie in Reihe geschaltet sind, fließt durch beide der selbe Strom. Wir haben einen Spannungsteiler, die 100-W-Lampe bekommt (aufgrund ihres kleineren Widerstandes) weniger Spannung als die 15-W-Lampe. Da die Ströme gleich sind, hat die 100-W-Lampe dann weniger Leistung als die andere.
Bei der Schaltskizze wirst wohl keine Hilfe brauchen.
Mit den beiden Formel W=U*I und U=R*I und dem Spannungsteiler sollte das eigentlich klappen. Grundlagen Reihen- und Paralellschaltung sind dir sicher bekannt.
an 230V werden an Lampe 1 100W Leistung umgesetzt und an Lampe 2 15W. Gemäß P=U*I ergibt sich daraus, dass der Widerstand an Lampe 2 größer sein muss als an Lampe 2.
Annahme: Wenn der Widerstand kleiner ist muss hier mehr Leistung umgesetzt werden. Die Lampe leuchtet heller.
Machen wir uns doch eine Sache klar. Die Reihenschaltungsgesetze sagen aus, dass sich die Spannung in einer Reihenschaltung wie die Widerstände Verhält. Das heißt die größere Spannung gehört zum größeren Widerstand. Durch beide Lampen fließt der gleiche Strom. Somit muss an der Lampe mit dem größeren Widerstand mehr Leistung umgesetzt werden als an der Lampe mit dem kleineren Widerstand.
Lampe 2 wird also heller leuchten als Lampe 1.
In der Praxis jedoch ist das nicht so einfach zu sagen, denn wir wissen nichts über den jeweiligen Wirkungsgrad der Lampen noch wissen wir wie sich der Widerstand bei einer solchen geringen Belastung verhalten wird, denn der Widerstand einer Lampe ist nicht konstant.
Der Widerstand einer einfachen Glühbirne kann unter Last aufgrund der herrschenden Temperatur den 10 fachen Wert annehmen. Würdest du den Widerstand einer Glühbirne mit einen Multimeter messen wird der Messwert viel geringer ausfallen als erwartet, wenn du dir diesen über das ohmsche Gesetz ausrechnen würde. Das liegt daran, weil die Lampe zu dem Zeitpunkt nicht unter Last steht und dem entsprechend temperaturtechnisch auch wesentlich kühler ist.