Physik - Stromstärke, Spannung und Widerstand?
Hallo zusammen,
ich bin seit ein paar Wochen dazu verpflichtet, am Home - Schooling teilzunehmen. Allerdings fällt es mit der Verständis der Aufgaben immer schwieriger, gerade wenn von den Lehrern wenig bzw. garnichts erklärt wird. Ich wollte fragen, ob mir vielleicht hier jemand mit meiner Aufgabe weiterhelfen kann:
Die Xenonlampe eines Pkw hat die Kenndaten 24 V/50 W. Sie ist 30 min lang in Betrieb. Wie groß ist die Stromstärke durch die Lampe? Welche Ladung fließt in 30 min durch einen Leiterquerschnitt? Wie viele Elektronen sind das in jeder Sekunde?
ich könnte jede Hilfe gebrauchen. Dankeschön im Vorraus :)
2 Antworten
Ok gegeben ist 50W bei 24V alleine hier muss dir ein Licht aufgehen, denn die Leistung ist Arbeit pro Zeit. Arbeit pro Zeit hier zu erkennen ist nur möglich wenn man weiß worüber die elektrische Spannung U und die Stromstärke I definiert ist.
Die Spannung U gibt an wie groß die Energie pro Ladung ist also die Fähigkeit der Ladung Arbeit zu verrichten U=W/Q
Die Stromstärke gibt an wie viel Ladung innerhalb einer bestimmten Zeit t durch den elektrischen Leiter fließen I=Q/t
W/Q hier haben wir schonmal die Arbeit Q/t und hier haben wir die Zeit. praktischerweise befindet sich die Arbeit W schon im Zähler und die Zeit t im Nenner. Wir brauchen also beide Brüche nur noch miteinander zu multiplizieren (W/Q)*(Q/t)
Wie Multipliziert man Brüche? Zähler * Zähler und Nenner * Nenner wir erhalten also:
W*Q/Q*t wir sehen Q/Q=1 also geschenkt denn irgendwas * 1 ist irgendwas kürzt sich also raus. Über bleibt W/t passt also P=W/t. Ausführlich:
P=U*I=W*Q/Q*t=W/t
Wenn die Leistung also 50W beträgt und die Spannung 24V können wir die Gleichung ganz einfach nach I umstellen:
I=P/U=50W/24V=2,083A
Da hast du schonmal die Stromstärke I in Ampere. I=Q/t nach Q => Q=I*t=2,083A*30min=2,083A*1800s=3749,4C
Es fließen also innerhalb von 30min 3749,4 Coulomb durch den elektrischen Leiter.
Ein Elektron trägt die Ladung e=1,602*10^-19C
Q=n*e=>n=Q/e=3749,4C/1,602*10^-19C=2,34*10^22
3749,4C Entspricht 2,34*10^22 Elektronen.