Kennlinie von OHMschem Widerstand und Eisendraht
Schlagwörter: Kennlinie, Eisendraht, Strom, Widerstand, Ohm, Experiment, Messung, Spannung, Lampe, Abhängigkeit, Diagramm
Auf der Seite Kennlinien von Lampe und Widerstand, haben wir die Kennlinien verglichen, ausgewertet und die Größe des Widerstands definiert. Auf dieser Seite wollen wir das Widerstandsverhalten eines Eisendrahts mikroskopisch untersuchen und das elektrische Verhalten erklären.
Bild ►01 zeigt die Kennlinie von einem Eisendraht und einem OHMschen Widerstand in einem gemeinsamen U-I-Diagramm.
Am Diagramm ist schnell zu erkennen, dass beim OHMschen Widerstand Spannung und Strom proportional zueinander sind. Der Graph ist eine Ursprungsgerade. Die Wertepaare von Strom und Spannung sind quotientengleich.
Am Graphen des Eisendrahts (oder Kupfer, Silber, …) erkennen wir, dass der Widerstand mit steigender Spannung zunimmt.
Mikroskopische Erklärung der Leitung in Metallen
Die Atome metallischer Leiter wie Eisen, Kupfer, Silber, Gold, … sind in einer Gitterstruktur angeordnet.
Die Metalle haben ein bis zwei Außenelektronen, die nur sehr schwach an das Atom gebunden sind. Durch Anlegen einer äußern Spannung können sich die Außenelektronen von ihren Atomen trennen und so Ladungen transportieren.
Je größer die Spannung, desto schneller werden sich die Elektronen bewegen. Dabei stoßen die Elektronen mit den Atomen des Metalls zusammen und geben einen Teil ihrer Energie an die Atome ab. Diese werden durch die Zusammenstöße in Schwingungen versetzt. Je stärker die Atome schwingen, desto höher ist die Temperatur des Leiters.
Die Temperatur ist ein Maß für die mittlere Bewegungsenergie aller Teilchen eines Körpers. Je höher die Temperatur, desto stärker schwingen die Teilchen. Am absoluten Nullpunkt, bei -273°C bzw. 0K, findet keine Bewegung der Teilchen mehr statt.
So wird ein Teil der elektrischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt.
Je stärker die Atome schwingen, desto häufiger kommt es zu Zusammenstößen mit den Elektronen. Der Stromfluss wird also mit steigender Temperatur stärker behindert. Der Widerstand steigt.
