| Autor |
Nachricht |
Stief
Gast
|
 Stief Verfasst am: 23. Okt 2011 13:21 Titel: Maximaler Stromfluss |
 |
|
Es soll gegeben sein,
ein Widerstand in einem Gerät mit einem Widerstand von 280 Ohm und einer maximalen Dauerbetriebstemperatur von 70 °C.
Wie viel Strom kann maximal durch den Widerstand fließen, wenn an dem Widerstand eine Spannung von 1.2 Volt anliegt?
Ich glaube, dass ich die thermische Energie mit E= m*c*T, das Ohmsche Gesetz mit R= U/I und die elektrische Leistung mit P= U*I hier zusammenfügen muss.
So:
Thermische Energie = Elektrische Verlustleistung /Zeit
Aber die Zeit ist hier als Dauerbetrieb also ununterbrochen, wie rechne ich denn so, wenn die Zeit unendlich ist? |
|
 |
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 23. Okt 2011 13:52 Titel: |
|
|
|
Wenn Du in Deinen Angaben keine Information aus der originalen Aufgabenstellung weggelassen hast, dann ist hier nur das ohmsche Gesetz anzuwenden. Du kennst den Widerstand, Du kennst die Spannung, da sollte die Bestimmung des Stromes kein Problem darstellen. |
|
|
Stief
Gast
|
| Stief Verfasst am: 23. Okt 2011 14:24 Titel: |
|
|
Es ist keine Aufgabe
ich möchte es so bauen wollen, da das Materel mit dem der Wiederstand aus Platzmangel im berührung kommen muss, darf sich der nur Wiederstand auf max. 70°C aufheitzen.
ich nabe mal gelesen, dass wenn durch einen Widerstand Spannung abfählt heitzt er sich auf daber nun ist die Temparatur vorgeben die er sich nun maximal aufheizten darf.
da dachte ich: Thermische Energie = Elektrische Verlustleistung /Zeit; oder nicht?
Ohmsche Gesetz: R= U/I
U=Spannungsabfall (hir unbekannt)
oder ist mit U die bekannte Eingangspannung von 1.2Volt zu nehmen?
dann währe es:
R=U/I I = U/R = 1,2Volt/280Ohm = 0,000429 Ampere
------------------------------
Mit den schiebebalken an der Seite stimmt etwas nicht, er springt immer einstück zu rück ich sehe nicht was ich schreibe bis zur linee geht es , dann nicht mehr |
|
|
PhyMaLehrer
Anmeldungsdatum: 17.10.2010
Beiträge: 1085
Wohnort: Leipzig
|
| PhyMaLehrer Verfasst am: 23. Okt 2011 17:22 Titel: |
|
|
Da hast du dich mit dem Komma vertan, es sind 0,004... A.
(Übrigens ist Energie = Leistung MAL Zeit!)
Bei einer Betriebsspannung von 1,2 V werden an dem Widerstand nur wenige Milliwatt (Wie viele genau?) umgesetzt, da kann von Erwärmung praktisch keine Rede sein! |
|
|
Stief
Gast
|
| Stief Verfasst am: 23. Okt 2011 19:16 Titel: |
|
|
Da hast du dich mit dem Komma vertan, es sind 0,004... A
OOHH
 
da kann von Erwärmung praktisch keine Rede sein!
Da bin ich aber beruigt das der Widerstand nicht "so heiss"  wird
Wiederstandcode: 4 Ringe: rot, grau, braun, violett
Könnten wir trotzden mal berechen wie "warm" der Wiederstand wird?
Wiederstandsdaten nur für die Berechnung, orginal lässt sich schlecht messen:
Eingangsleistung: 1,5 Watt
Spezifischer Widerstand rho: 183260 Ohm*mm/m
Spezifische Wärmekapazität c: 1000 J/(kg*K)
Masse m: 0,2 gramm
Temparaturerhöhung im Widerstand T: X Kelvin
Messschiebermessung:
Durchmesser: 2,5mm
Länge: 7,5mm
E= m*c*T
0,0002Kg*1000 J/(kg*K)* ? K = X Joul
Joul = Watt*Zeit
es werden dem nach X Joul in Wärme umgesetzt.
Wie "warm" wird der Wiederstand im Dauerbetrieb? |
|
|
Stief
Gast
|
| Stief Verfasst am: 23. Okt 2011 21:43 Titel: |
|
|
mit sind noch ein paar sachen für die berechnung eingefallen
m*c*T=dU*t/R
P=dU^2/R
Verlustleistung P
Spannunsabfall dU
Zeit t
nur hirbei stört die Zeit |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 24. Okt 2011 00:38 Titel: |
|
|
Da geht ja einiges kunterbunt durcheinander, z.B. hier:
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | Eingangsleistung: 1,5 Watt |
Du sagst, der Widerstand habe einen Wert von 280 Ohm, und an ihm falle eine Spannung von 1,2V ab. Das ergibt eine Leistung von ca. 5mW. Wo kommt da plötzlich die 3000-fache Leistung her?
Oder hier:
| Stief hat Folgendes geschrieben: | Spezifischer Widerstand rho: 183260 Ohm*mm/m
|
Das ist kein spezifischer Widerstand, sondern ein Widerstand, und zwar einer mit dem Wert 183,26 Ohm. Ich denke, der Widerstand hat 280 Ohm?
Oder hier:
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | m*c*T=dU*t/R |
Der Ausdruck auf der linken Seite der Gleichung hat die Dimension einer Energie, rechts die Dimension einer elektrischen Ladung. Das kann nicht sein. Wobei überhaupt zu fragen ist, was Du mit der Energie willst. Da wird ein bisschen Energie im Widerstand gespeichert, na und? Entscheidend ist doch die Frage, ob die Energie, die im Widerstand in Wärme umgesetzt wird, auch abgeführt werden kann. Es ist demnach zu fragen, wie groß der Wärmestrom ist oder werden kann, also die Frage, ob die zwar geringe Leistung von ca. 5mW bei einer Maximaltemperatur von 70°C (und einer angenommenen Umgebungstemperatur von 20°C) auch abgeführt werden kann. Das wird vermutlich so sein. Aber da Du überhaupt nichts über die Umgebungs- und Wärmeübergangsbedingungen gesagt hast, lässt sich diese Frage nicht beantworten.
Extrembeispiel: Wenn der Widerstand so stark verpackt ist, dass bei einer Temperaturdifferenz von 50K (70°C innen, 20°C außen) der Wärmestrom geringer als 5mW ist, kann sich der Widerstand auch "totheizen". Das wird vermutlich nicht der Fall sein. Aber bevor Du da nach irgendwelchen Berechnungen fragst, solltest Du Dir über das "ohmsche Gesetz" der Wärmeströmung im Klaren sein. |
|
|
PhyMaLehrer
Anmeldungsdatum: 17.10.2010
Beiträge: 1085
Wohnort: Leipzig
|
| PhyMaLehrer Verfasst am: 24. Okt 2011 11:22 Titel: |
|
|
|
Rot/grau/braun/violett sind nach meinem Verständnis 280 Ohm mit 0,1 % Toleranz. (Tatsächlich ein so genauer Widerstand?) |
|
|
Stief
Gast
|
| Stief Verfasst am: 24. Okt 2011 14:09 Titel: |
|
|
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | und an ihm falle eine Spannung von 1,2V ab |
1,2V ist nicht der Spannungabfall sondern die Eingangsspannung
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | ist mit U die bekannte Eingangspannung von 1.2Volt |
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Das ist kein spezifischer Widerstand, sondern ein Widerstand, und zwar einer mit dem Wert 183,26 Ohm. Ich denke, der Widerstand hat 280 Ohm? |
R=rho*L/A = richtig
rho = R*A/L = richtig
Da Wiederstand R, Länge L und Fläche A beziehungsweise Durchmesser bekannt sind läst sich rho ausrechnen zu:
280 Ohm*(2,5mm*2,5mm*pi/4)*1000mm/m/7,5mm = 183259,... 1832560 Ohm*mm/m
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Der Ausdruck auf der linken Seite der Gleichung hat die Dimension einer Energie, rechts die Dimension einer elektrischen Ladung. |
_________________________________
wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand
bei Ohmscher Widerstand
Wenn Strom durch einen Widerstand fließt und Spannung daran abfällt, wird elektrische Leistung gemäß
P=U*I=U^2/R=I^2*R
in Wärmeleistung umgesetzt.
________________________
dem nach ist
m*c*T=dU*t/R = richtig, auf der echten Seite
und wenn ich es mit den Maßeinheiten rechne komme ich auch auf
A =Ampere
R = kg*m^2/(s^3*A^2)
U = kg*m^2/(s^3*A)
P = kg*m^2/s^3
P=U^2/R
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Wobei überhaupt zu fragen ist, was Du mit der Energie willst. Da wird ein bisschen Energie im Widerstand gespeichert, na und? |
mir macht es Spass solche sachen zu rechen, auch wenn es wohl imm praktischen Sinne keine relevanz besitzt
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Es ist demnach zu fragen, wie groß der Wärmestrom ist oder werden kann, also die Frage, ob die zwar geringe Leistung von ca. 5mW bei einer Maximaltemperatur von 70°C (und einer angenommenen Umgebungstemperatur von 20°C) auch abgeführt werden kann. Das wird vermutlich so sein. Aber da Du überhaupt nichts über die Umgebungs- und Wärmeübergangsbedingungen gesagt hast, lässt sich diese Frage nicht beantworten. |
Naja gut das mit der Wärmeübergang habe ich nur angedeutet mit
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | da das Material mit dem der Wiederstand aus Platzmangel im berührung kommen muss |
das Material wäre hir Polypropylen
kern.de/cgi-bin/riweta.cgi?nr=1502&lng=1
Wärmeleitfähigkeit: 0,22 W/K m
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Wenn der Widerstand so stark verpackt ist, dass bei einer Temperaturdifferenz von 50K (70°C innen, 20°C außen) der Wärmestrom geringer als 5mW ist, kann sich der Widerstand auch "totheizen". |
"totheizen" ????
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Aber bevor Du da nach irgendwelchen Berechnungen fragst, solltest Du Dir über das "ohmsche Gesetz" der Wärmeströmung im Klaren sein. |
bei ohmsche Gesetz sehe ich nicht so richtig durch welche Werte verlangt sind entweder die Eingangsspannung oder der Spannungsabfall?
| PhyMaLehrer hat Folgendes geschrieben: | | Rot/grau/braun/violett sind nach meinem Verständnis 280 Ohm mit 0,1 % Toleranz. (Tatsächlich ein so genauer Widerstand?) |
Das ist der letzte Widerstand aus der alten Kiste mit dieser Kennzeichnung die anderen habe alle nur einen code von: rot, grau, braun, gold mit 5 % Toleranz |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 24. Okt 2011 19:30 Titel: |
|
|
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | 280 Ohm*(2,5mm*2,5mm*pi/4)*1000mm/m/7,5mm = 183259,... 1832560 Ohm*mm/m |
Du scheinst mit den Einheiten auf Kriegsfuß zu stehen. Ich habe es in meinem vorigen Beitrag bereits erwähnt: Was hier auf der rechten Seite des Gleichheitszeichens steht ist ein Widerstand und nicht ein spezifischer Widerstand. Schau' Dir doch die Einheit mal an, die Du da einfach so hingeschrieben hast. Da lässt sich die Einheit mm im Zähler gegen die Einheit m=1000mm im Nenner kürzen und übrig bleibt die Einheit eines Widerstandes. Im Übrigen hattest Du in Deinem ersten Beitrag einen anderen Wert angegeben als hier (dieser hier ist etwa 10-mal gößer).
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | Wie viel Strom kann maximal durch den Widerstand fließen, wenn an dem Widerstand eine Spannung von 1.2 Volt anliegt? |
Das ist ein Zitat aus Deinem ersten Beitrag. Später hast Du möglicherweise etwas anderes geschrieben, hast das aber in eine Frage gekleidet. Einmal sagst Du, die Spannung am Widerstand sei 1,2V, dann fragst Du, ob man statt des Spannungsabfalls am Widerstand die Eingangsspannung nehmen müsse, widersprichst Dir also bereits selber, sagst vor allem aber nicht dazu, zu welcher Schaltung das die Eingangsspannung sein soll. Wie soll man denn mit solch unvollständigen und sich widersprechenden Informationen umgehen?
| Stief hat Folgendes geschrieben: | m*c*T=dU*t/R = richtig, auf der echten Seite
und wenn ich es mit den Maßeinheiten rechne komme ich auch auf
|
Wie Du das schaffst, bleibt ein Rätsel. Mach mal eine Einheitenkontrolle. (Zur Erläuterung: Die Schreibweise "[...]" ist genormt und heißt "Einheit von ...")
Linke Seite
[m]*[c]*[T]=kg*(J/kgK)*K=J
Das ist in der Tat eine Energieeinheit. Aber jetzt rechte Seite:
[U]*[t]/[R]=V*s/Ohm=A*s
Das ist die Einheit einer Ladung. Äpfel können nicht dasselbe sein wie Birnen.
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | "totheizen" ???? |
Ja, totheizen! Stell' Dir vor, der Widerstand sei so isoliert, dass überhaupt keine Wärme abgeführt werden kann. Im Widerstand wird aber fortwährend elektrische Leistung in Wärmeleistung umgesetzt. Selbst wenn die zugeführte Leistung noch so gering ist, aber nicht abgeführt werden kann, was passiert dann mit der Temperatur im Laufe der Zeit? Sie steigt und steigt und steigt und steigt und ...
Ohmsches Gesetz der Wärmeströmung:
P=Delta T/Rth
Dabei ist Delta T die Temperaturdifferenz zwischen der Stelle, wo die elektrische Leistung in Wärmeleistung umgesetzt wird (z.B. 70°C) und der Umgebungstemperatur (z.B. 20°C). Solange Du keine Angaben über den thermischen Widerstand Rth machst, kannst Du weder über den Wärmetrom P bei vorgegebener Temperaturdifferenz noch über die Temperatur(differenz) bei vorgegebener Wärmeleistung P eine Aussage machen. Die Angabe der Wärmeleitfähigkeit von Polypropylen reicht da nicht aus, da müssen auch noch detaillierte Angaben über die Geometrie der Isolation und über den Wärmeübergang zwischen Isolation und Luft und in diesem Zusammenhang insbesondere über die äußeren Konvektionsbedingungen gemacht werden. Das alles fehlt bislang in den von Dir gegebenen Informationen.
Aus denen geht bisher nur hervor, dass Du Dir über das Totheizen vermutlich keine Gerdanken zu machen brauchst. Aber Dir
| Stief hat Folgendes geschrieben: | | macht es Spass solche sachen zu rechen, auch wenn es wohl imm praktischen Sinne keine relevanz besitzt |
Ohne die zur Berechnung notwendigen Informationen wird da aber kein rechter Spaß aufkommen können. |
|
|
Stief
Gast
|
| Stief Verfasst am: 24. Okt 2011 22:25 Titel: |
|
|
Ich bin nicht so gut mit den Einheiten verbandelt, aber mir macht es trotzdem Spass, weil man dabei lernt
es ist gut aufFehler aufmerksam gemacht zu werden
aus der wikipedia
der elektrischer Widerstand ist in Ohm
der spezifischer Widerstand ist in Ohm*mm^2/m
ich hatte Ohm*mm/m statt geschrieben Ohm*mm^2/m , dann kann es ja nicht richtig sein
280 Ohm*(2,5mm*2,5mm*pi/4)*1000mm/m/7,5mm = 183259,... 183260 Ohm*mm^2/m
Ich habe doch nie erwähnt das 1,2 Volt der Spannungsabfall ist, wenn so geklungen hat tut es liet
Ich bin nicht so erfahren in Elektrotechnik
bei dU^2*t/R habe ich *dU vergessen, so wurde aus dU^2*t/R das dU*t/R
m*c*T=dU^2*t/R
dann past es aber ?
das mit dem "totheizen" hatte ich noch nicht gewust
was ist Ohmsches Gesetz der Wärmeströmung, davon habe ich noch nit grhört???
P=Delta T/Rth
insbesondere Rth ???
der Wiederstand (ist rund, so ist der kontakt sehr klein) lehnt nur gegen die Außenwand des Gerätes das Polypropylen ist nur 1mm dick
Ahhhhh
Spezifischer Wärmewiderstand des Widerstandes ?
Annahme: 2,5K*m/W
Spezifischer Wärmewiderstand von Polypropylen
amsler-frey.ch/pdf/td_pp.pdf
1/0,22W/(K*m) =4,55K*m/W
Luft
wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit
1/0,0262W/(K*m) =38,17K*m/W
Widerstand
P=Delta T/Rth
wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand
wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmestrom
Wärmestrom Q = Verlustleistung dU^2/R
Rth=L/(y*A)
dU^2/R=L/(y*A) ??
dU^2/R=0,0075m*70K/(2,5K*m/W*(0,0025m*pi*0,0075m)) ? |
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
