Temperaturabhängigkeit bei Widerständen

DL4FLY Timm

9 Mar 202006:17

Summary

TLDRDieses Video erklärt die Temperaturabhängigkeit von Widerständen. Es wird erklärt, dass der spezifische Widerstand eines Leiters bei 20 Grad Celsius angegeben wird. Bei anderen Temperaturen ändert sich der Widerstand aufgrund der Beweglichkeit der Ladungsträger, die durch die Atomabstände beeinflusst werden. Metalle werden als kalte Leiter bezeichnet, da sie bei niedrigeren Temperaturen besser leiten. Im Gegensatz dazu nehmen die Widerstände von Materialien wie Kohle und einigen Halbleitern mit zunehmender Temperatur ab, was sie zu warmen Leitern macht. Der Temperaturkoeffizient Alpha (α) gibt an, wie sich der Widerstand pro Kelvin ändert. Beispiele zeigen, wie man den neuen Widerstand bei geänderten Temperaturen berechnet.

Takeaways

🔍 Der spezifische Widerstand eines Leiters wird bei 20 Grad Celsius angegeben.
🌡 Die Temperatur beeinflusst die Beweglichkeit der Ladungsträger in einem Material.
⬆️ Bei Erwärmung nimmt das Atomschwingungen zu, was die Bewegung der Elektronen behindert und den Widerstand erhöht.
🔨 Metalle sind als Kaltleiter bekannt, da sie bei niedrigeren Temperaturen besser leiten als bei höheren Temperaturen.
🔥 Bei bestimmten Materialien wie Kohle und einigen Halbleitern nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur ab, da mehr Ladungsträger freigesetzt werden können.
📉 Die Temperaturabhängigkeit des Widerstands wird durch den Temperaturkoeffizienten Alpha (α) beschrieben.
📏 Der Temperaturkoeffizient Alpha gibt an, wie viel der Widerstand pro Kelvin Temperaturänderung ändert.
🧮 Die Formel zur Berechnung der Widerstandsänderung ist ΔR = α * ΔT * R ursprünglich.
📏 Die neue Widerstandsgröße kann durch Hinzufügen der Widerstandsänderung zum ursprünglichen Widerstand berechnet werden.
🔢 Beispiele zur Berechnung des Widerstands bei unterschiedlichen Temperaturen und die Bestimmung des Temperaturkoeffizienten Alpha werden im Skript behandelt.

Q & A

Was ist die Bedeutung des spezifischen Widerstands eines Leiters?
-Der spezifische Widerstand eines Leiters, auch als Leiterwert bezeichnet, gibt an, wie stark der Widerstand des Materials gegen den Stromfluss ist, und wird in Ohm pro Meter oder Ohm pro Zentimeter angegeben.
Wie beeinflusst die Temperatur die Bewegung der Ladungsträger in einem Leiter?
-Bei 20 Grad Celsius wird das Schwingen der Atome in einem Leiter durch die Temperatur bestimmt, was die Bewegung der Ladungsträger, also der Elektronen, behindert. Erwärmt man den Leiter, nimmt dieses Schwingen zu, was die Bewegung der Ladungsträger stärker behindert und den Widerstand erhöht.
Was sind kalte Leiter und wie verhalten sie sich bei Temperaturerhöhung?
-Kalte Leiter sind Materialien, die bei niedrigeren Temperaturen besser leiten als bei höheren Temperaturen. Bei Erwärmung nehmen ihre Widerstände aufgrund der behinderten Ladungsträgerbewegung zu.
Was sind heiße Leiter und wie verhalten sie sich bei Temperaturerhöhung?
-Heiße Leiter sind Materialien, bei denen die Bewegung der Ladungsträger durch Erwärmung nicht behindert wird, sondern sogar zusätzliche Ladungsträger freigesetzt werden können. Daher nehmen ihre Widerstände mit zunehmender Temperatur ab.
Wie wird die Temperaturabhängigkeit des Widerstands in Metallen beschrieben?
-Metalle sind typische kalte Leiter. Ihre Widerstände nehmen mit zunehmender Temperatur zu, was durch den Temperaturkoeffizienten alpha beschrieben wird, der angibt, um wie viel der Widerstand pro Kelvin steigt.
Was ist der Temperaturkoeffizient alpha und wie wird er verwendet?
-Der Temperaturkoeffizient alpha ist ein Maß für die Veränderung des Widerstands eines Materials bei einer Temperaturänderung. Er wird verwendet, um den neuen Widerstand bei einer geänderten Temperatur zu berechnen.
Wie berechnet man die Veränderung des Widerstands (Delta R) bei einer Temperaturänderung?
-Die Veränderung des Widerstands Delta R wird durch die Formel Delta R = alpha * (Delta T) * R_ursprünglich berechnet, wobei alpha der Temperaturkoeffizient, Delta T die Temperaturänderung in Kelvin und R_ursprünglich der ursprüngliche Widerstand ist.
Wie wird der neue Widerstand eines Materials bei einer geänderten Temperatur berechnet?
-Der neue Widerstand R_neu wird durch die Summe des ursprünglichen Widerstands R_ursprünglich und der Widerstandsänderung Delta R berechnet, also R_neu = R_ursprünglich + Delta R.
Was ist die Bedeutung von Kelvin in Bezug auf die Temperaturänderung?
-Kelvin ist die Einheit des thermodynamischen Temperaturskalen, die den Unterschied zwischen zwei absoluten Temperaturen beschreibt. Eine Temperaturänderung in Kelvin gibt an, wie viel die Temperatur sich verändert hat.
Wie kann man den Temperaturkoeffizienten alpha eines Materials bestimmen, wenn man die Widerstandsänderung bei einer bestimmten Temperaturänderung kennt?
-Man kann den Temperaturkoeffizienten alpha durch die Formel alpha = (Delta R / R_ursprünglich) / (Delta T) ermitteln, wobei Delta R die Widerstandsänderung und Delta T die Temperaturänderung in Kelvin ist.

Outlines

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🌡️ Einführung in die temperaturabhängige Widerstandsänderung

Das Video beginnt mit einer Einführung in das Thema der temperaturabhängigen Widerstandsänderung. Es wird erklärt, dass der spezifische Widerstand eines Leiters normalerweise bei 20 Grad Celsius angegeben wird. Der Abstand der Atome bestimmt, wie leicht sich Elektronen als Ladungsträger durch das Material bewegen können. Bei höheren Temperaturen wird durch das verstärkte Schwingen der Atome die Bewegung der Elektronen behindert, was zu einem höheren Widerstand führt. Metalle werden als Kaltleiter bezeichnet, da sie bei niedrigeren Temperaturen besser leiten, während bei Materialien wie Kohle und bestimmten Halbleitern eine erhöhte Temperatur zusätzliche Ladungsträger freisetzt und den Widerstand verringert, weshalb sie als Heißleiter bekannt sind.

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📉 Berechnung der Widerstandsänderung mit Temperaturkoeffizient

Der nächste Abschnitt beschreibt, wie die Widerstandsänderung mit dem Temperaturkoeffizienten Alpha berechnet wird, der die Änderung des Widerstands bei einer Temperaturänderung angibt. Für Kupfer beträgt der Alpha-Wert 0,00391 pro Kelvin. Es wird erklärt, wie die Temperaturänderung in Kelvin berechnet wird und wie man den neuen Widerstand ermittelt, indem man die Widerstandsänderung zum ursprünglichen Widerstand addiert. Ein Beispiel mit einer Kupferwicklung wird durchgerechnet, wobei der Widerstand von 10 Ohm bei 25 Grad Celsius auf 11,755 Ohm bei 70 Grad Celsius steigt.

Mindmap

Keywords

💡Temperaturabhängigkeit

Temperaturabhängigkeit bezieht sich auf die Änderung von Eigenschaften von Materialien in Abhängigkeit von der Temperatur. Im Video wird erklärt, dass der Widerstand von Leitern mit zunehmender Temperatur zunimmt, was die Leitungseigenschaften beeinflusst. Dies ist ein zentrales Thema, da es die Grundlage für das Verständnis der Veränderungen des elektrischen Widerstands bei verschiedenen Temperaturen liefert.

💡Spezifischer Widerstand

Der spezifische Widerstand, auch als Leitwert bezeichnet, ist eine Materialeigenschaft, die den Widerstand eines Leiters bei einer bestimmten Temperatur angibt, in diesem Fall 20 Grad Celsius. Im Video wird er als Ausgangspunkt für die Diskussion der Temperaturabhängigkeit des Widerstands herangezogen, um zu zeigen, wie sich dieser mit der Temperatur ändert.

💡Atomabstand

Der Abstand der Atome in einem Material ist ein Schlüsselfaktor für die Leitfähigkeit, da er die Beweglichkeit der Ladungsträger, wie Elektronen, beeinflusst. Im Video wird er erwähnt, um zu erklären, wie die Atombewegung durch die Temperatur beeinflusst wird und wie dies den Widerstand des Materials beeinflusst.

💡Ladungsträger

Ladungsträger, wie Elektronen, sind die Partikel, die in Leitern die elektrische Ladung transportieren. Im Video wird diskutiert, wie die Beweglichkeit dieser Ladungsträger durch die Atombewegung in Abhängigkeit von der Temperatur beeinflusst wird und wie dies den elektrischen Widerstand des Materials verändert.

💡Kaltleiter

Kaltleiter sind Materialien, die bei niedrigeren Temperaturen besser leiten als bei höheren Temperaturen. Im Video wird dies mit Metallen verglichen, bei denen das Schwingen der Atome mit zunehmender Temperatur zunehmend behindert und somit der Widerstand zunimmt.

💡Hitzeleiter

Hitzeleiter sind Materialien, deren Leitfähigkeit mit zunehmender Temperatur steigt. Im Gegensatz zu Kaltleitern werden in diesem Video Kohle und bestimmte Halbleiter als Hitzeleiter bezeichnet, bei denen die Erwärmung zu einer besseren Ladungsträgerbeweglichkeit führt und somit den Widerstand verringert.

💡Temperaturkoeffizient

Der Temperaturkoeffizient Alpha (α) ist ein Maß für die Veränderung des Widerstands eines Materials pro Kelvin Temperaturänderung. Im Video wird er verwendet, um die Veränderung des Widerstands bei Kupfer zu beschreiben, wobei ein Wert von 0,00391 pro Kelvin angegeben wird.

💡Widerstandsänderung

Die Widerstandsänderung Delta R ist der Unterschied zwischen dem neuen und dem ursprünglichen Widerstand eines Materials bei einer Temperaturänderung. Im Video wird gezeigt, wie man diese Änderung mit der Formel Delta R = alpha * Delta T * R ursprünglich berechnet, wobei Delta T die Temperaturänderung und R ursprünglich der anfängliche Widerstand ist.

💡Kelvin

Kelvin ist die Einheit der thermodynamischen Temperatur, die im Video verwendet wird, um Temperaturänderungen anzugeben. Es wird erläutert, dass diese Einheit den Unterschied zwischen absoluten Temperaturen beschreibt, wie z.B. die Temperaturänderung von 20 Grad Celsius auf 25 Grad Celsius, die 5 Kelvin beträgt.

💡Temperaturänderung

Temperaturänderung, Delta T, bezieht sich auf die Differenz zwischen zwei Temperaturen. Im Video wird diese verwendet, um die Berechnung der Widerstandsänderung zu demonstrieren, indem die Temperaturänderung von 20 Grad Celsius auf 25 Grad Celsius als Beispiel für eine 5 Kelvin Temperaturänderung herangezogen wird.

Highlights

Der spezifische Widerstand eines Leiters wird bei 20 Grad Celsius angegeben.

Die Bewegung der Ladungsträger (Elektronen) wird durch das Schwingen der Atome beeinflusst.

Bei 20 Grad Celsius ist das Schwingen der Atome ein Maß für die Behinderung der Ladungsträgerbewegung.

Das Schwingen der Atome nimmt mit steigender Temperatur zu, was die Bewegung der Ladungsträger behindert.

Mit steigender Temperatur nimmt der Widerstand des Materials zu.

Metalle sind als Kaltleiter bekannt, da sie bei niedrigeren Temperaturen besser leiten als bei höheren Temperaturen.

Bei bestimmten Materialien wie Kohle und einigen Halbleitern nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur ab.

Die stärkere Bewegung bei erhöhter Temperatur kann zu einem Lösen von zusätzlichen Ladungsträgern führen.

Materialien, die bei erhöhter Temperatur besser leiten, werden als Wärmeleiter bezeichnet.

Der Temperaturkoeffizient Alpha (α) gibt an, wie sich der Widerstand mit einer Temperaturänderung ändert.

Beispielsweise beträgt der Temperaturkoeffizient von Kupfer α = 0,0039 pro Kelvin.

Der Temperaturkoeffizient beschreibt, wie viel der Widerstand bei einer Temperaturänderung um ein Kelvin ändert.

Die absolute Temperaturänderung wird mit dem griechischen Buchstaben ΔT bezeichnet.

Der neue Widerstand kann durch die Formel R_neu = R_urspr + ΔR berechnet werden.

Die Widerstandsänderung ΔR wird durch die Formel ΔR = α * ΔT * R_urspr berechnet.

Ein Beispiel zeigt, wie der Widerstand einer Kupferwicklung bei 25 Grad Celsius gemessen wird.

Ein weiterer Beispielrechnung zeigt, wie der Widerstand eines Drahtes bei einer Temperaturerhöhung auf 90 Grad Celsius steigt.

Der Temperaturkoeffizient Alpha kann auch durch die Formel α = ΔR / (R_urspr * ΔT) berechnet werden.

Es wird gezeigt, wie der Temperaturkoeffizient für Messing berechnet wird, basierend auf gegebenen Daten.