Warm oder kalt: Widerstand und Temperatur
Bei Metallen steigt der Widerstand mit der Temperatur. Das Metallgittermodell erklärt es: Die Atomrümpfe schwingen stärker.
Das lernst du heute
- Ich kann die Temperaturabhängigkeit des Widerstands beschreiben.
- Ich kann sie mit dem Metallgittermodell erklären.
- Ich kann den Widerstand aus Messwerten bestimmen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Wovon der Widerstand abhängt: Länge, Querschnitt, Material
Eine Glühlampe leuchtet, weil ihr Draht heiß wird. Misst man den Widerstand im kalten und im heißen Zustand, erhält man verschiedene Werte. Beispiel: Bei 0,5 V fließt 0,1 A, also R = 5 Ω. Bei 6 V fließt 0,5 A, also R = 12 Ω. Der heiße Draht hat den größeren Widerstand. Das Metallgittermodell erklärt es: Metalle bestehen aus einem Gitter von Atomrümpfen, zwischen denen sich freie Elektronen bewegen. Wird das Metall wärmer, schwingen die Atomrümpfe stärker. Die Elektronen stoßen häufiger an die Atomrümpfe. Der Widerstand wächst. Deshalb ist die Kennlinie einer Glühlampe keine Gerade. Das ohmsche Gesetz gilt für sie nur bei konstanter Temperatur. Versuche mit heißen Drähten machst du nur im Fachraum mit Lehrkraft.
| Zustand | U in V | I in A | R in Ω |
|---|---|---|---|
| kalt | 0,5 | 0,1 | 5 |
| heiß | 6 | 0,5 | 12 |
Widerstand vergleichen
- Kalt: 0,5 V : 0,1 A = 5 Ω.
- Heiß: 6 V : 0,5 A = 12 Ω.
- Unterschied: 12 Ω − 5 Ω = 7 Ω.
- Der heiße Draht hat den größeren Widerstand.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Warm: Gitter schwingt stärker.
Mehr Stöße.
Widerstand wird größer.
Ein Beispiel
In einer Menschenmenge, die tanzt, kommt man schwerer durch als in einer ruhigen. So stören schwingende Atomrümpfe die Elektronen.
Schritt für Schritt
Du vergleichst zwei Zustände.
- Berechne R kalt.
- Berechne R heiß.
- Vergleiche.
- Erkläre mit dem Modell.
Mit einem Bild erklärt
| Zustand | Gitter | Widerstand |
|---|---|---|
| kalt | schwingt wenig | klein |
| heiß | schwingt stark | groß |
Zur Grundlage zurück
- Wovon der Widerstand abhängt: Länge, Querschnitt, Material – Du kennst das Leitungsmodell.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Durch eine Lampe fließt bei 0,5 V ein Strom von 0,1 A. Wie groß ist R in Ω?
Zeig mir den ersten Schritt
R = U : I.
Lösung ansehen
Lösung: 5
0,5 V : 0,1 A = 5 Ω.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Bei 6 V fließt durch dieselbe Lampe ein Strom von 0,5 A. Wie groß ist R in Ω?
Zeig mir den ersten Schritt
R = U : I.
Lösung ansehen
Lösung: 12
6 V : 0,5 A = 12 Ω.
Tipp: Stelle dir ein Gitter vor, das wackelt. Je mehr es wackelt, desto öfter stößt eine Kugel an.
Merksatz: Metalle: Je wärmer, desto größer der Widerstand. Ursache: stärkere Schwingungen der Atomrümpfe.
Typischer Fehler: Viele denken, der Widerstand bleibe immer gleich. Bei Metallen ändert er sich mit der Temperatur, zum Beispiel bei Glühlampen.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Er steigt.
Frage 2 Heiß hat die Lampe 12 Ω, kalt 5 Ω. Um wie viel Ω ist der Widerstand heiß größer?
Zeig mir den ersten Schritt
Ziehe den kleineren Wert vom größeren ab.
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Lösung: 7
12 Ω − 5 Ω = 7 Ω.
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Lösung ansehen
Lösung: Atomrümpfe in einem Gitter, dazwischen freie Elektronen
Geschafft
Der Widerstand von Metallen steigt mit der Temperatur, weil die Atomrümpfe stärker schwingen und mehr Stöße verursachen.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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