Wie kann man diese Beobachtung erklären?
Bei leuchtenden Glühlampen merkt man normalerweise nichts vom Wechsel der Stromrichtung. Erkläre diese Beobachtung?
3 Antworten
Eine Glühbirne beruht darauf, dass ein Draht erhitzt wird und dadurch glüht.
Wenn der Draht nunmal erhitzt wird und das ca. 100 mal pro Sekunde ziemlich stark, dann bleibt der auch relativ heiss, selbst in dem Bruchtteil der Sekunde, in dem der Wechsel erfolgt.
Vielen Dank, ich hatte eine andere Zahl im Kopf. Ich habe es verändert
Es geht um die Leistung die effektiv umgesetzt wird. Die ist immer positiv. Schauen wir uns das genauer an. Unsere Netzspannung von 230V wechselt mit einer frequenz von 50 Hz ihre Polarität. Das heißt sie durchläuft 50 Mal eine Periode in einer sekunde. Innerhalb einer Periode tauschen + und - pol sozusagen ihren Platz. Also bei 50Hz sind es 100 Mal an dem + und - pol ihren Platz tauschen innerhalb einer Sekunde. Das kannst du ja Mal versuchen nachzumachen indem du versuchst eine Batterie 100 Mal in eine Sekunde regelmäßig umzudrehen und wieder ein zu stecken, denn in etwa kannst du dir das so vorstellen.
Diese Spannung macht das ganze jedoch sinusförmig das heißt sie sieht aus im Spannung/Zeit Diagramm wie eine Welle. Da sie sinusförmig ist wird sie auch Sinuswelle genannt. Dabei bewegt sich der Wellenberg im positiven Spannungsbereich und der wellental im negativen Spannungsbereich. Negativ deshalb weil sich ja jetzt die Stromrichtung geändert hat und das wird durch das - symbolisiert.
Bei einem ohmschen Verbraucher wie der Lampe ist Strom und Spannung immer zeitgleich und berechnet sich durch das ohmsche Gesetz I=U/R
Bei gleichbleibenden widerstand werden wir also einen Strom finden, die zu jedem Zeitpunkt die gleiche Form aufweißt wie die Spannung nur eben mit unterschiedlichen Betrag. Ist die Spannung negativ so ist auch der Strom negativ usw.
Da sich die Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist muss also die Leistung zu jeden Zeitpunkt positiv sein.
P=U*I plus*plus=plus
Minus*minus=plus
Wir erhalten für die Leistung dann ebenfalls eine "Sinuskurve" nur mit dem Unterschied, dass der wellental plötzlich in den positiven Bereich umklappt Betrag ist aber proportional zum Strom und der Spannung. Heißt, werden die Beträge des Stromes und der Spannung kleiner so wird auch die Leistung kleiner.
Die leistung ist bei der Betrachtung das entscheidende, denn sie ist ja dafür verantwortlich wie viel Energie umgewandelt wird, denn Leistung ist ja Arbeit pro Zeit also die Energie die pro Zeit umgewandelt wird. Bzw Energie und Zeit werden ins Verhältnis gesetzt.
Die Leistung richtet sich nun nach dem sogenannten effektivwert. Was ist aber der Effektivwert?
Der Effektivwert der Leistung ist die Arbeit die am gleichen widerstand in gleicher Zeit verrichtet wird wie bei der Gleichspannung des selben Betrages. Bei sinusförmigen Spannungen ist der Faktor Wurzel2
Das heißt die Effektivspannung einer Wechselspannung ist Ueff=U^/Wurzel2
Das heißt 230V ist nicht U^ sondern Ueff sie verrichtet am gleichen widerstand in gleicher Zeit genauso viel Arbeit wie eine Gleichspannung von 230V.
Die Lampe kriegt nur den Effektivwert und ist zu träge um den Spitzenwert zu visualisieren deshalb merkt man von dem Wechsel nichts. LEDs dagegen sind so empfindlich und bekommen auch die Spitzenwerte mit.
Das ist thermische Trägheit. Die Glühwendeltemperatur wechselt nicht mit der Stromrichtung oder mit dem sinusförmigen Verlauf der Leistung.
Woher die Zahl 55?? Bei 50 Hz erreicht die Leistung genau 100 Mal pro Sekunde das maximum!