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 Betreff des Beitrags: Warum leuchtet eine Lampe ?
BeitragVerfasst: So 19. Jun 2016, 10:17 
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Registriert: Mo 16. Mai 2016, 19:46
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Letzte Woche schaute ich mit einem Elektromonteur - Lehrling die Ergebnisse seines letzten Elektrotechnik - Tests an. Da wurde nach einem Beispiel für die Umwandlung von elektrischer Energie in Licht gefragt. Der Lehrling hat mit 'Lampe' geantwortet. Der Lehrer akzeptierte die Antwort, aber fügte den Kommentar 'Das ist last letzte Mal, dass ich das akzeptiere' hinzu. Was meinte er wohl damit?

Obwohl ich weiss, dass Ihr bereits bestens Bescheid wisst, beginne ich hier bei Adam und Eva, beziehungsweise bei Strom und Spannung. Bildlich gesprochen ist bekanntlich die Spannung die Kraft, die die Elektronen durch den Draht drückt. Dieser Elektronenfluss ist der Strom. So entsteht ein Stromkreis. Die Elektronen, die bei der Spannungsquelle in den Draht gedrückt werden, fliessen später von hinten wieder in die Spannungsquelle. Daher kommt auch das Vorstellungsmodell mit der Umwälzpumpe und dem Wasserkreislauf. In diesem Kreislauf können Hindernisse eingebaut werden, man nennt sie Widerstände. Sie verlangsamen den Elektronenfluss. Nun waren wohl die frühen Elektrotechniker keine Physiker. Darum sagt der Elektrotechniker, der Strom fliesse von Plus nach Minus, also genau entgegengesetzt zu den Elektronen. Das nennt man die technische Stromrichtung.

Also vergessen wir für den Moment die Elektronen und wenden uns etwas der Mathematik zu. Auch die Vorstellung vom Wasserkreislaufs wird uns nicht viel weiter bringen. Es gibt zwei grundsätzliche Formeln, die wir auf jeden Fall kennen müssen:

Die Erste ist das Ohmsche Gesetz: U = R * I. Es gibt den Zusammenhang zwischen Spannung (U), Widerstand (R) und Strom (I) an. Das zeigt, dass der Strom abhängig von Spannung und Widerstand ist (I = U / R).

Die Zweite ist die Leistungsformel: P = U * I. Die Leistung (P) hängt also von der Spannung und dem Strom ab.

Was passiert, wenn ich eine12 V Spannungsquelle mit einem 10 Ohm Widerstand verbinde? Ist nicht besonders spannend, nach dem Ohmschen Gesetz fliessen 1.2 A Strom. Spannender ist die Leistung: 12V * 1.2A = 1.44W (Watt). Diese Leistung muss unsere Spannungsquelle abgeben können. Sie wird vom Widerstand aufgenommen. Der Widerstand kann sie aber nicht speichern und muss sie in irgend einer Form wieder abgeben. Mangels Alternativen wird er diese in Wärme umsetzen. Jetzt müssen wir uns vorstellen, dass dieser Widerstand nur aus einem kleinen, dünnen Drahtstück besteht. Was passiert: der Widerstand wird sehr heiss und beginnt zu glühen. Das können wir sehen und nennen es Licht.

So langsam wird klar, was der Lehrer mit seinem Kommentar meinte: Eine Glühlampe ist keine Lichtquelle, sondern eine Heizung, die auch noch ein bisschen Licht abgibt. Es ist tatsächlich so, dass der Wirkungsgrad einer herkömmlichen Glühlampe nur etwa 5 % beträgt. 95 % werden also als Wärme abgegeben.

Hier noch eine kleine mathematische Überlegung. Auf den ersten Blick könnte man auf die Idee kommen, dass eine Verdoppelung der Spannung eine Verdoppelung der Leistung bringt. Das ist aber nicht so. Wenn wir das Ohmsche Gesetz in die Leistungsformel integrieren, erhalte wir P = U² / R. Die Verdoppelung der Spannung führt also zu einer Vervierfachung der Leistung. Bei der Glühlampe ist das nicht exakt so, da sich der Widerstand des Glühdrahtes abhängig von der Temperatur verändert. Aber das wäre dann schon wieder ein anderes Thema.

Auf meiner Webseite http://www.hobbyelektroniker.ch/stromkreis findet Ihr weitere Informationen und ein Video zum Thema Stromkreis.

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