Hängt der elektrische Widerstand von der Temperatur ab?
Hallo Leute ,wir haben in Physik einen Experiment geführt . Wir haben einen ganz normalen Stromkreis gebaut , ohne Glühlampe . Wir haben noch einen Volt- und Amperemesser verbunden .Den Voltmeter an dem Netzgerät . Wir haben 2 Isulatoren verbunden und sie mit einem Eisendraht verbunden . An dem haben wir einen Amperemeter verbunden .Wir haben den Eisendraht erhitz und die elektrische Stromstärke ist gesungen . Dann war der elektrische Widerstand mehr als bei einer Raumtemperatur . Unser Lehrer sagte uns wir sollen rechachieren warum das so ist also warum der elektrische stromstärke sängt wenn man es erhitz . Jeder der Physik hat weist das wenigere stromstärke mehr widerstand macht . Bitte nur die Sagen die es wissen .
5 Antworten
ja, da durch die temperatur die teilchengeschwindigkeit beeinflusst wird(thermische energie = eigentlich kinetisch) und durch schnellere teilchen wird der strom behindert. stell dir vor, 100 leute(=elektronen) rennen über eine autobahn. wer kommt auf die andere seite? wenige. aber wenn das kein highway sondern ein baustellenabschnitt(=keine autos) ist, kommen die menschen viel leichter auf die andere seite. natürlich bewegen sich die metallatome nicht hin und her, sondern schwingen dreidimensional, aber ich denke, du müsstest das system verstanden haben. gruß, max
Jeder Stroff (chemisch) hat bestimmte feste Koeffizienten, wie z.B. die Dichte oder die thermische Leitfähigkeit. Damit lassen sich z.B. Gewicht oder Wärmeausdehnung bestimmen. Sicher schon bemerkt dass ein Kilogramm Eisen ein kleineres Volumen hat als ein Kilogramm Vogelfedern. In der Elektrotechnik ist es ähnlich, auch hier gibt es verschiedene Koeffizienten. Wie zum Beispiel der Spezifische Widerstand oder auch der Temperaturkoeffizient (TK). Dieser TK kann sowohl einen positiven Wert haben (PTC) als auch einen negativen (NTC) Das kommt auf das verwendete Material an. Dein Eisendraht hat also den TK von 0.0047 ohm/(ohm x grad C) und ist demnach positiv (PTC). Alle Metalle haben prinzipiell einen positiven TK , d.h. sie leiten den Strom in kalten Zustand besser als im warmen. Deshalb werden sie häufig auch als "Kaltleiter" bezeichnet. Bei Kaltleitern, wie deinem Eisendraht, wird der Widerstand je grösser, umso mehr er erwärmt wird. Einen grösseren Widerstand bedeutet aber einen kleineren Strom, und so sinkt der Strom bei Erwärmung. Umgekehrt ist es bei einem Heissleiter, oder auch NTC. Alle Halbleiter (Transistoren,Dioden, etc.) sind Heissleiter und müssen dementsprechend geschützt werden. Denn bei NTC sinkt ja der Widerstand bei Erwärmung. Damit fliesst mehr Strom, durch den Strom werden sie mehr erwärmt, und wieder sinkt der Widerstand. Das geht soweit, dass das Bauteil überhitzt und den Hitzetod stirbt. Darum muss bei allen Elektronikschaltungen das Temperaturverhalten miteinbezogen werden. Sonst kann es passieren dass die Schaltung zwar funktioniert, aber infolge zu grosser Erwärmung den Dienst versagt.
Die physikalische Beschreibung benutzt die Vorstellung, dass sich die Valenzelektronen im Metall wie ein Gas (Elektronengas) verhalten. Im einfachsten Modell bildet das Metall ein positiv homogen geladenes Volumen, in denen sich die Elektronen frei bewegen können. In dieses Volumen sind die Atomrümpfe eingebettet, die aus dem Atomkern und den stärker gebundenen Elektronen auf den tieferen, vollbesetzten Schalen bestehen.
Ohne äußere elektrische Spannung bewegen sich die Elektronen ungeordnet im Metall (siehe: brownsche Bewegung). Legt man nun eine Spannung an die zwei Seiten an, so werden die freien Elektronen durch das elektrische Feld in Richtung der Feldlinien beschleunigt. Es fließt ein elektrischer Strom.
Auf ihrem Weg durch das Metall kommt es zu elastischen Stößen der Elektronen mit anderen Elektronen, den Atomrümpfen und Phononen. Dabei geben die Elektronen Energie an ihre Stoßpartner ab, werden gestreut und wieder durch das elektrische Feld beschleunigt. Die Elektronen werden durch diese Wechselwirkung dauernd abgebremst und es stellt sich eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit ein.
Die bei diesen Stößen an die Atomrümpfe beziehungsweise Phononen übertragene Energie führt zu einer größeren Eigenschwingung um ihre Gleichgewichtslage, ihre Temperatur erhöht sich. Durch die stärkeren Schwingungen erhöht sich die Querschnittsfläche für mögliche Stöße, deren Anzahl mit steigender Temperatur zunimmt und den Widerstand steigen lässt (Kaltleiter).
Interessant vielleicht noch, dass es Metall-Legierungen gibt, die speziell entwickelt wurden, ihren Widerstand (fast) nicht zu verändern bei veränderter Temperatur, also auf konstanten Widerstand "gezüchtet", z.B. das Konstantan. Konstanter Widerstand bedeutet:: Es gilt das Ohmsche Gesetz.
Das Lesen dieses Artikels verbessert vielleicht auch deine Deutschkenntnisse...http://de.wikipedia.org/wiki/Widerstand_(Bauelement)
