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Widerstand bei Strom ? :)

Frage: Widerstand bei Strom ? :)
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hAllo ,

könntet ihr mir bitte bei physik helfen?

Aufgabe:
Warum hat ein dünner Draht eine größeren Widerstand als ein dicker?Warum erwärmt sich der dünne Draht bei gleicher Stromstärke stärker?
Frage von sweetychicken | am 05.03.2013 - 18:15


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Antwort von Fishbone123 | 05.03.2013 - 22:10
der strom hat die einheit Ampere...
Ampere besagt wie viele elektronen fließen.... fließt über einem Leiter (einmal dick und einmal dünn) der selbe strom so stellt man fest das am dickeren leiter weniger wärme ensteht als bei dem dünneren leiter. Musst dir vorstellen das die elektronen platz beim durchqueren des leiters brauchen. Je weniger platz zur verfügung steht desto mehr reibung entsteht und desto wärmer wird der leiter. Je größer der querschnitt des leiters ist desto besser kommen die elektronen hindurch, deswegen ensteht auch weniger wärme.


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Antwort von v_love | 06.03.2013 - 00:13
das ist dann doch eine sehr naive Vorstellung; vor allem gibt es nicht so etwas wie Reibung im klass. sinne bei fluss von Ladungen.

gehst du von einem ohmschen leiter aus, ist die stromdichte j prop. zum el. Feld E, also ist R=U/I~1/querschnitssfläche, ein dicker draht hat also einen geringeren widerstand.
und grundsätzlich kannst du davon ausgehen, dass j mit E streng monoton steigt, also R mit der fläche streng monoton fällt.

und zum punkte erwärmung:
Elektronen stoßen bei ihrem fluss durch den leiter (inelastisch) mit Atomen im material zusammen (elektron-Phonon-WW), das führt zu stärkeren gitterschwingungen, was sich in einer Temperaturerhöhung äußert, wie man im rahmen der statistischen Physik zeigen kann. elektron-elektron-WW, die auch stattfinden, spielen hier übrigens keine wesentlich rolle.
nun, wieso ist aber gerade die erwärmung bei gleicher Stromstärke und dünnerem draht höher?
dafür schaut man sich die leistungsabgabe infolge der stoßprozesse an: P=Delta E/Delta t=U*Delta Q/Delta t=U*I=R*I².

für einen ohmschen leiter hängt R nicht von I ab, bei konstantem I ist also P umso höher, je höher der widerstand ist. der widerstand ist aber bei dünnem draht, wie erwähnt, höher, damit auch die abgegebene Leistung P. und die abgegebene Energie wird eben in gitterschwingungen (<->wärme) gespeichert.

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