49 Elektrizität und Magnetismus Wovon hängt der elektrische Widerstand eines Leiters ab? Die heiße Lampe (Abb. 49.1) Baue einen Stromkreis mit Lampe (zB 6V/3W), Amperemeter und regelbarer Spannungsquelle. Miss die Stromstärken bei unterschiedlichen Spannungen (1V … 6V). Bestimme den Widerstand der Lampe bei jeder Messung mit R = U : I. Erstelle eine Tabelle und trage die Werte ein. Was fällt dir auf? Wenn die Elektronen durch den dünnen Glühdraht der Lampe strömen, dann „stoßen“ sie gegen die Atome des Glühdrahts. Diese beginnen stärker hin und her zu schwingen. Der Glühdraht wird dadurch sehr heiß und fängt zu glühen an ( Seite 52). Die schwingenden Atome behindern aber den Elektronenstrom noch stärker. Daher hat der heiße Glühdraht einen höheren Widerstand. Was kann den Widerstand verändern? (Abb. 49.2) Material: Kupfer- und Konstantandrähte (Durchmesser 0,2 mm, Länge etwa 50 cm), Stative, Stromkreis von V3 Versuchsaufbau: Klemmt verschiedene Drähte zwischen zwei Stative und setzt sie in den Stromkreis. Untersucht, wie sich das Leuchten der Lampe verändert. Führt den Versuch in Gruppen in drei Stationen durch. Bei jeder Station wird nur eine Eigenschaft des Drahtes verändert. Bleibe in deiner Gruppe und gehe von Station zu Station. Notiere deine Beobachtungen. 1) Verwendet Kupfer- und Konstantandrähte mit gleicher Dicke und gleicher Länge. Bei dieser Station wird das Material verändert. 2) Verringert und vergrößert die Länge des Konstantandrahtes. 3) Klemmt 2, 3, 4 … Konstantandrähte gleicher Länge zwischen die Stative. So vergrößert ihr die Drahtdicke. Welchen Zusammenhang zwischen Material, Drahtlänge, Drahtdicke („Querschnitt“) und Widerstand erkennt ihr? Weshalb sollt ihr „nur eine Eigenschaft“ bei den Versuchen verändern? Vergleicht eure Beobachtungen und formuliert einen Merktext. Für Stromleitungen werden Materialien mit geringem Widerstand (zB Kupfer) verwendet (Abb. 49.3). Bei längeren Drähten stoßen die Elektronen häufiger mit den Atomen des Leiters zusammen. Der Widerstand ist größer. Bei Lautstärkereglern werden Widerstände mit veränderlicher Länge verwendet (Abb. 49.4). Bei dünnen Drähten wird der Elektronenstrom stärker behindert. Ihr Widerstand ist hoch. Geräte, die eine hohe Stromstärke benötigen, haben daher auch dickere Kabel zur Spannungsversorgung (Abb. 49.5). V3 A U 49.1 Die heiße Lampe – Notiere die Werte von Spannung, Stromstärke und Widerstand in einer Tabelle (Beispielwerte). U I U : I = R 1 V 0,2 A 1 : 0,2 Ω = 5 Ω 2 V … … 3 V … … … … … A3 V4 A U a) b) c) 0,2 mm / 50 cm Kupfer 0,2 mm / 50 cm Konstantan 3-mal 50 cm Konstantan 2-mal 50 cm Konstantan < 50 cm Konstantan > 50 cm Konstantan 49.2 Was kann den Widerstand verändern? – Der Einfluss von a) Material, b) Länge und c) Dicke auf den Widerstand A4 49.3 Auch die Metallüberzüge (Nickel, Gold) von Steckern haben einen geringen Widerstand. Der elektrische Widerstand hängt vom Material, der Länge und dem Querschnitt des Leiters ab, bei reinen Metallen auch von der Temperatur. M 49.4 Lautstärkeregler eines Tonmischpults 49.5 Ein Schweißgerät benötigt hohe Stromstärken und hat daher dicke Kabel. 49.6 Die Heizdrähte im Toaster haben einen hohen Widerstand und werden daher heiß. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy MjU2NDQ5MQ==