Physik verstehen 3, Schulbuch

84 2 Elektrizität und Wärme 1. Wie erwärmen sich Drähte bei Stromfluss? Im Haushalt gibt es viele Geräte, die durch glühende Drähte Wärme abgeben können. Mit dem Heizstrahler kannst du das Badezimmer schnell erwärmen. Im Toaster geben die Glühdrähte so viel Wärme ab, dass das Toastbrot braun wird. Aber warum wird ein Draht heiß, wenn durch ihn Strom fließt? Leitung und Heizung (Abb. 84.1)  E1 Verbinde einen dickeren Kupferdraht ohne Isolierung mit einem gleich langen Stück Konstantandraht (Ø ca. 0,3mm). Schließe die Draht­ kombination an eine Spannungsquelle und erhöhe langsam Spannung und Stromstärke. Nur der dünne Konstantandraht beginnt zu glühen. Heizdrähte (Abb. 84.2) müssen einen großen Widerstand haben. Sie bestehen zB aus Konstantan (einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung) oder Chromnickel (einer Chrom-Nickel-Legierung). Leitungsdrähte sollen sich nicht erhitzen und haben daher einen geringen Widerstand. Drähte werden deshalb bei Stromfluss heiß, weil die sich bewegenden Elektronen die Metall-Ionen zum Schwingen anregen (Abb. 84.3). Ein Heizlüfter (Abb. 84.4)  E1 a) Winde ein Stück Konstantandraht (Ø ca. 0,3mm) um einen Glasstab (Ø 8mm) zu einer Spirale. Achte darauf, dass die Schlaufen der Spirale einander nicht berühren! Schließe den Draht an eine Spannungsquelle. Erhöhe Spannung und Stromstärke, bis er zu glühen beginnt. Der Draht beginnt bei der Spirale zu glühen. b) Blase mit einem kleinen Ventilator gegen die glühende Drahtspirale und spüre die warme Luft. Das Glühen lässt ein wenig nach. Heizdrähte sind meist zu Spiralen gewunden („gewendelt“). Der Draht erwärmt sich dadurch besser, da jede einzelne Schlaufe die benachbarte erhitzen kann. Bläst du die erwärmte Luft weg, hört der Draht zu glühen auf. V1 84.1 Leitung und Heizung Infobox: Heizdrähte  hoher R Leitungsdrähte  geringer R 84.2 Glühende Heizdrähte in einem Toaster 84.3 Die Stöße der Elektronen bringen die Metall-Ionen zum Schwingen. V2 b) 84.4 Ein Heizlüfter a) Heizdrähte bestehen aus Metallen mit hohem Widerstand, zB Konstantan oder Chromnickel. Sie erhitzen sich bei Stromfluss, weil die sich bewegenden Elektronen die Metall-Ionen zum Schwingen bringen. Spiralförmig gewendelte Drähte erwärmen sich besser. M gewendelter Heizdraht in einem Quarzrohr 84.6 Ein Heizstrahler im Badezimmer Ventilator gewendelter Heizdraht 84.5 Aufbau eines elektrischen Föhns  Arbeitsheft-Seite 46 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv