14.7 Temperaturabhängigkeit — Experiment (Glühbirne)

Quelle: Mitschrift §5.1.10

✎ Idee des Versuchs: Wir messen den Widerstand derselben Glühbirne in zwei Zuständen — einmal kalt (ausgeschaltet, direkt mit dem Ohmmeter) und einmal heiß (im Betrieb, indirekt über $U$ und $I$). Sind die Werte verschieden, hängt $R$ von der Temperatur ab.

Eine Glühbirne wird indirekt (im Betrieb, heiß) und direkt (kalt, Ohmmeter) gemessen:

Indirekt (heiß), Schritt für Schritt: gemessen $U=2,57$ V und $I=0,3$ A → eingesetzt in die Definition $R=U/I={\displaystyle \frac{2,57\text{V}}{0,3\text{A}}}\approx 8,57\mathrm{\Omega }$. Direkt (kalt): Ohmmeter zeigt $R\approx 1,3\mathrm{\Omega }$.

Schluss: Der Widerstand wächst mit der Temperatur — heiß ist $R$ hier rund 6-mal so groß wie kalt.

✎ Warum? (Mechanismus) Der glühende Draht ist über 2000 °C heiß. Bei dieser Temperatur schwingen die Atomrümpfe im Gitter sehr heftig → sie versperren den Elektronen häufiger den Weg (mehr Stöße pro Strecke) → größerer Widerstand (vgl. §14.6, Punkt 4). ✎ Folge für die Praxis: Beim Einschalten ist die Lampe noch kalt, ihr Widerstand klein → es fließt kurz ein großer Einschaltstrom ($I=U/R$ mit kleinem $R$). Deshalb brennen Glühlampen meist beim Einschalten durch. ✎ Wichtig: Wegen dieser Temperaturabhängigkeit ist $R$ nicht konstant — die Glühbirne ist also ein nicht-ohmscher Verbraucher (ihre $U$-$I$-Kennlinie ist gekrümmt, keine Gerade).