Lösung zu Widerstand einer Glühbirne
Aus dem Diagramm R-U-Charakteristik liest man folgende Widerstandswerte ab:
0 V | 0.15 Ω bei |
5 V | 1.55 Ω |
10 V | 2.15 Ω |
12 V | 2.35 Ω |
14 V | 2.50 Ω |
- Die Stromstärke ist gleich Spannung durch Widerstand [math]I=\frac{U}{R}[/math] = 5.1 A.
- Die Leistung ist gleich Spannung über dem Draht mal Stromstärke durch den Draht [math]P=UI=\frac{U^2}{R}[/math] = 16.1 W, 46.5 W, 78.4 W.
- Der kleinstmögliche Widerstand von etwa 0.15 Ω entspricht dem Kaltwiderstand R20. Nun verwenden wir für den Widerstand die quadratische Gleichung mit der Temperaturerhöhung. Diese lösen wir nach der Temperaturerhöhung auf und erhalten dann 3 Werte für die Temperaturerhöhung: Δ T = 1641°C, 2156°C und 2430°C. Die gesuchten Drahttemperaturen betragen also 1661°C, 2176°C und 2450°C.
Zum Lösen von quadratischen Gleichungen: Zuerst bringt man die gegebene Gleichung in Normalform: [math]ax^2+bx+c=0[/math]. Dann berechnet man die 2 möglichen Lösungen mit folgender Formel: [math]x_{1,2} = (-b+-\sqrt {b^2-4ac})/(2a)[/math] und wählt dann daraus die physikalisch sinnvolle Lösung aus (oben war es die positive Lösung, weil eine negative Temperaturerhöhung hier keinen Sinn ergibt).