Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 151
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
• Eine Erhöhung des Feldes bewirkt somit nur eine endliche Erhöhung der Driftgeschwindigkeit.
Diese Verhalten wird oftmals ausgedrückt durch die Beweglichkeit von Ladungsträgern in Festkörpern:
Beweglichkeit: = μ ⋅E
v d
1
Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Beweglichkeit: σ = = n ⋅e
⋅μ
ρ
7.3.4 Energie des elektrischen Stromes
sich somit aus:
Δ W = ΔQ
2 1
( Φ − Φ ) = ΔQ(
− U)
Es fließe ein Strom durch einen Draht mit dem
Querschnitt A. Betrachtet werde eine Länge Δ l des
Drahtes, in dem das elektrische Feld konstant sei.
Die Ladung Δ Q durchquere innerhalb des Draht-
stückes die Potentialdifferenz 1 2 Φ − Φ
Die Änderung der potentiellen Energie berechnet
Der Verlust an potentieller Energie beim Durchqueren der Potentialdifferenz wird zunächst als kinetische
Energie in die Ladung gesteckt. Durch die Gitterstöße wird diese kinetische Energie jedoch wieder abgege-
ben, wodurch sich das Gitter aufheizt. Bezogen auf die Zeit Δt, die die Ladung zum Durchqueren des Lei-
tungsstückes benötigt gilt
ΔW
ΔQ
− = U
Δt
Δt
oder
P = U⋅I
Die Energie wird an das Gitter abgegeben, daher das Minuszeichen.
Eine Energieabgabe pro Zeit (bzw. Arbeit pro Zeit) ist definiert als Leistung P. Die Leistung P, die in einem
Leiter (Bauteil) verbleibt ist demnach gegeben aus dem Produkt von Strom und Spannung. Bei Gültigkeit
des Ohmschen Gesetzes kann auch geschrieben werden:
P = U⋅I
= I
2
Φ1
2
U
⋅R
=
R
Δl
ΔQ
Die Leistung, die im Leiter (Bauteil) verbleibt wird als Joulsche Wärme bezeichnet.
7.4 Gleichstromkreise
E
7.4.1 Spannungsquellen
Φ2