Elektrischer Strom macht Licht
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Wenn du den Lichtschalter betätigst, dann geht die Lampe an. Der Stromkreis ist geschlossen und es fließt ein Strom. Aber warum leuchtet die Lampe? Um das zu klären, schauen wir uns zwei verschiedene Prinzipien an, die eine Lampe zum Leuchten bringen.
- Licht durch Wärme ►01
- „kaltes“ Licht ►02
Aufbau einer Glühlampe
►03 zeigt die wesentlichen Teile einer Glühlampe.
►04 Der Strom gelangt von der elektrischen Quelle über den Fußkontakt in die Glühlampe. Von dort gelangt er über die Leitungen zum Glühdraht. Je größer der Strom, desto heller leuchtet der Glühdraht. Vom Glühdraht fließt der Strom über die Zuleitung weiter und über den Sockelkontakt und den Sockel wieder zurück zur elektrischen Quelle.
Licht durch Wärme
Wenn Strom durch einen Leiter fließt, dann erwärmt er sich (Wärmewirkung). Wenn der Strom größer wird, dann beginnt der Draht zu leuchten. ►05 / 06
Wenn wir den Draht zu einer Spirale aufwickeln, dann kann er sich noch stärker erwärmen. Er leuchtet heller.
Die Lampe leuchtet also, weil der Draht sehr heiß wird. Auch die Lampe wird sehr heiß, wie du im Video ►07 sehen kannst. Die Lampe liefert also neben dem Licht auch Wärme.
Bei der Glühlampe wird der größte Teil der elektrischen Energie in Wärme umgewandelt. Sie ist also zuerst eine Heizung.
Die Außenseite der Lampe erreicht eine Temperatur von ca. 200°C. Der Glühdraht erreicht eine Temperatur von bis zu 2500°C.
Wenn eine Glühlampe (60 W) 100 Stunde leuchtet, dann kostet das bei einem Strompreis von 30 ct/kWh ca. 1,80 €. Davon werden ca. 10 ct für das Leuchten aufgewendet und 1,70 € für das Heizen. Daher ist die Glühlampe nicht sehr wirtschaftlich.
Es gibt aber auch noch andere Verfahren, die elektrischen Strom in Licht umwandeln. Du kennst sicher schon LEDs bzw. Leuchtdioden. ►02
kaltes Licht - LED
Im Gegensatz zu Glühlampen werden LEDs ►(Leuchtdioden)►02 nicht heiß. Sie wandeln fast die gesamte elektrische Energie in ein Leuchten um.
LEDs haben aber noch weitere Vorteile:
- sparsamer
- kleiner
- längere Lebensdauer
- haltbarer (gehen beim Runterfallen nicht kaputt)
- können in verschiedenen Farben produziert werden
- können deutlich mehr Licht abstrahlen
Aufbau und Schaltung von LEDs
Eine klassische LED, wie du sie in deiner Sammlung oder in einem Bastelladen finden kannst, siehst du in Bild ►08 / 09.
Im Gegensatz zu einer Glühlampe, musst du bei der LED die Richtung des Einbaus berücksichtigen. ►10 Bei der LED kann der Strom nur in eine Richtung fließen. Wenn die LED anders herum eingebaut wird, dann fließt kein Strom. Sie leuchtet nicht.
Funktion von LEDs
Wir können uns die LED wie ein Fahrradventil vorstellen. Bei einem Fahrradventil kannst du mit der Luftpumpe Luft in den Reifen drücken. Die Luft kann das Ventil aber nur in eine Richtung passieren. Ist die Luft im Reifen, dann drückt die Luft im Reifen auf das Ventil und es verschließt sich. Die Luft kann nicht aus dem Reifen entweichen. Bei der LED können sich die Elektronen nur in eine Richtung bewegen. ►11 / 12
Die Entstehung von Licht bei der LEDs ist aber etwas schwerer zu verstehen. Das werden wir uns in Klasse 10 und in der Oberstufe genauer ansehen.