Physik Aufgabe?
"Erkläre anhand des Modells der Elektronenleitung, dass die elektrische Stromstärke in einer Glühlampe kurz nach dem Einschalten größer ist als nach längerem Betrieb."
2 Antworten
Mit steigender Temperatur gerät das Metallgitter zunehmend in Schwingungen und behindert den Fluss der freien Elektronen.
Dementsprechemd wird die Beweglichkeit (Geschwindigkeit je Feldstärke) der Elektronen kleiner. Also wird der spezifische Widerstand (umgekehrt proportional zur Beweglichkeit) größer und der Strom entsprechend kleiner.
Das Konzept der Ladungsträgerbeweglichkeit wird (soweit ich zu wissen glaube) im Physikunterricht bis zum Abi nicht gelehrt. Wenn man Elektrotechnik studiert, möchte man ja schließlich auch noch was neues lernen 😉
Entscheidend ist die kinetische Energie der "Atomrümpfe", also Ionen, wie Du sagst.
Die kinetische Energie der Elektronen ist in metallischen Leitern eher uninteressant.
Spannender wird das z B. in der Bildröhre eines Fernsehers. 25 keV (je Elektron) sind schon eine ganze Menge. Wir reden hier über mehr als 10000 km/s Geschwindigkeit.
Aber wer kennt heutzutage noch Röhrenfernseher.
Weil Metalle in der Regel Kaltleiter sind.
Der Widerstand des Glühfadens, der aus Wolfram besteht, nimmt mit steigender Temperatur zu. Beim Einschalten fliesst also ein höherer Strom, weil der Glühfaden noch kalt ist, und sinkt danach ab. Darum brennen Glühlampen nach Ablauf ihrer Lebenszeit meistens beim Einschalten durch.
Wärme ist ungeordnete Bewegung von Teilchen. Wenn sich nun die Atomrümpfe im Metall (siehe Metallbindung: freie Elektronen, Atomrümpfe) bei hoher Temperatur stärker bewegen, brauchen die freien Elektronen mehr Energie, um an ihnen vorbeizukommen, d.h. der elektrische Widerstand steigt.
Meinst du mit atomrümpfen Ionen? Und wieso bewegen die sich bei steigender Temperatur zunehmend, bzw wieso steigt deren kinetische Energie?
In Metallen sind die negativen Valenzelektronen frei beweglich, d.h. von den Atomen abgegeben. Somit besteht das Metallgitter aus den zurückgebliebenen positiven Atomrümpfen. Wärme ist kinetische Energie, je wärmer, desto stärker schwingt das Gitter und umso mehr Mühe haben die Elektronen (also der elektrische Strom), da hindurch zu kommen.
Das Sternchen bekommst du aufjedenfall schon mal. Trotzdem eine kleine Nachfrage; wieso schwingt das metallgitter mehr? Erhöht sich da die kinetische Energie der Elektronen oder der Ionen?