So spielst du Heißer Glühdraht
- Wähle einen Test und lies auf der Karte das Metall, seinen Widerstand und die Temperaturen.
- Nutze R = R₀·(1 + α·(T − T₀)) oder löse nach T auf; bei der Lampe vergleiche die Ströme V ÷ R.
- Gib deine Vorhersage ein und drücke Start. Die Spule heizt sich auf, die Messgeräte folgen, und der Draht glüht.
- Vergleiche die Messgeräte und das Diagramm mit deiner orangen Vorhersage.
Der Widerstand steigt mit der Temperatur
In einem Metall wird der Strom von Elektronen getragen, die zwischen den schwingenden Atomen des Gitters driften. Erhitzt man das Metall, schwingen die Atome stärker, die Elektronen werden öfter gestoßen, und der Widerstand steigt. In einem mäßigen Bereich ist der Anstieg fast eine Gerade: R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), wobei α angibt, um welchen Bruchteil R pro Grad wächst. Bei Kupfer ist α etwa 0,4 % pro Grad, also hat eine 50 °C wärmere Spule etwa 20 % mehr Widerstand. Ein Lampendraht arbeitet bei etwa 2500 °C und hat daher etwa zwölfmal seinen Kaltwiderstand; kalt eingeschaltet, zieht er im ersten Sekundenbruchteil einen Stromstoß. Dreht man die Formel um, wird ein Metall zum Thermometer: Ein Platinsensor Pt100 mit 100 Ω bei 0 °C misst in Labors und Fabriken Temperaturen über seinen Widerstand.
Ein fokussiertes Lernmodell
Der Widerstand folgt dem linearen Modell R = R₀·(1 + α·(T − T₀)) mit α = 0,00393 /°C für Kupfer und α = 0,0045 /°C für Wolfram ab 20 °C sowie α = 0,00385 /°C für Platin ab 0 °C. Echtes Wolfram krümmt sich bei hohen Temperaturen nach oben, also ist der Warmwiderstand eines echten Glühdrahts etwas größer als in diesem Modell. Die Spule wird 2 s lang gleichmäßig erhitzt und 1 s gehalten; eine echte Lampe heizt sich in etwa einer Zehntelsekunde auf. Messgeräte und Thermometer sind ideal, und die Lampe läuft an 230 V. Antworten innerhalb von 2 % sind richtig.