Genau genommen ist die Sache in der Praxis etwas komplizierter. Bei Glühlampen ist der Unterschied zwischen Kalt- und Warmwiderstand sehr groß. Deshalb müsste man die Temperaturkennlinien beider Lampen eigentlich mit berücksichtigen. Im vorliegenden Fall werden die Lampen jedoch nicht allzuweit von den Nennwerten entfernt betrieben, was den Fehler wiederum erträglich macht.
Guter Aspekt. Ich denke, die Nennleistung wird bei der Nenn-Betriebstemperatur erreicht. Worauf kann ich mich verlassen, wenn auf dem Artikel z.B. 75 Watt steht? Ist das dann die Leistung bei der Nenn-Betriebstemperatur des Glühwendels einer Glühlampe`? Und ist die Nenn-Betriebstemperatur abhängig von der Umgebungstemperatur? Also in einem kalten Keller vs. einer warmen Wohnung? Nach welcher Einschaltzeit wird die Nenn-Betriebstemperatur erreicht?
@@odysseus9941 Das sind alles sehr gute Gedanken, Idee, Kommentare und Hinweise. Die Nennwerte beziehen sich aber natürlich auf den heißen Zustand der Lampen beim Betrieb in einer "normalen" Umgebung. Der im kalten Zustand gemessene Widerstand des Glühfadens oder Glühwendels einer Glühlampe kann nichtsdestotrotz schon mal problemlos um einen Faktor 10 unterhalb des Widerstands im heißen Betriebszustand liegen, siehe dazu das folgende kleine Experiment: "Experiment on measuring the temperature-depencency of the resistance of a small filament lamb bulb" th-cam.com/video/x4mLMpcLVi0/w-d-xo.html Im Aufgabenteil b) wird deshalb ja auch die Temperaturabhängigkeit des Widerstands (indirekt über die Leistung bzw. den Strom) mit berücksichtigt. Ich würde vermuten, dass die Temperatur des Glühfadens nicht sehr stark von den Umgebungenbedingungen (kalter Keller vs. warme Wohnung) beeinflusst wird, jedenfalls nicht so stark, dass das einen signifikanten Einfluss auf das elektrische Betriebsverhalten hat. Außerdem würde ich schätzen, dass die Nennbedingungen bereits im Zeitrahmen von wenigen Sekunden erreicht werden, da die thermische Zeitkonstante des Glühfadens relativ gering ist.
Alles Schwachsinn !! Die 100W sind die Betriebsparameter bei eben knappen 3000°C Wolfram Temperatur heißt der Kaltwiderstand ist hier total egal. Wo er richtig wäre, ist das Einschaltmoment weil dann der meiste Strom fließt...
@@odysseus9941 Weil die Wolframwendel typischerweise im 2- bis 3-stelligen Millisekundenbereich eine Temperatur von 2300°C bis 2700°C erreicht, dürfte die Raumtemperatur nicht relevant sein.
In der Praxis hatte ich eine 25W- und eine 100W-Glühlampe in Reihe geschaltet (Dachboden, Lampe innen und außern). An der 100W-Glühlampe sind bei 220V-Speisespannung knapp 5 V abgefallen, sie hat etwa 0,5W aufgenommen. Die 25W-Lampe hatte nur eine leicht reduzierte Helligkeit und Farbtemperatur. Waren so um die 22W Leistungsaufnahme. Bitte unterlasst es, solche Aufgaben zu stellen, die jedem Nicht-Laien die Schuhe ausziehen. Das ist eine Unsitte geworden, solche Aufgaben zu stellen, die nur die Dummen lösen könnten, wenn sie rechnen könnten.
Hab jetzt auch keine Lust, das bis zum Ende zu schauen... Wird denn zum Schluß noch bedacht, dass Glühlampen Kaltleiter sind und sich deren Widerstand bei wachsender Temperatur erhöht ?
Guten Tag Herr Dr.-Ing. Magdowski, vielen Dank für Ihre sehr schnellen und ausführlichen bisherigen Antworten. In dem Übungsheft, das Sie hier dankenswerterweise zur Verfügung stellen, wird in Aufgabe 47 nur nach den Leistungen gefragt und dementsprechend sind als Lösung auch nur die Leistungen angegeben. Woher hat Ihr "Vorsager" aber dann die angebliche Musterlösung U2 = 170 V? Wenn U2 aber 170 V wäre, kann U1 nicht 273 V sein, so wie es von Ihnen ausgerechnet und nicht beanstandet wurde. 170 V + 273 V = 443 V, es sollten aber 460 V sein. Ich komme, richtig gerundet, auf U1 = 284 V und U2 = 176 V , was zusammen 460 V ergibt. Übrigens, scheint Ihr "Vorsager" nicht mit den Rundungsregeln vertraut zu sein: IN1 gibt er richtig mit 0,326 A an, IN2 gibt er aber nur noch mit 2 Nachkommastellen an, nämlich mit 0,43 A. Richtig auf 3 Nachkommastellen gerundet, sind es aber 0,435 A (0,4347...A). Auch 2525,689... rundet er großzügig auf 2525 ab. Für R2 kommt exakt 529 Ohm heraus und nicht 534 Ohm (R2 = 52900 V^2/100 VA). Durch die Rundungsfehler haben Sie erhebliche Abweichungen zur Musterlösung erhalten, nämlich 61 W anstatt 65 W und 98 W anstatt 105 W.
Ja, was genau der betreffende Student dort mit dem Taschenrechner gerechnet hat, kann ich auch nicht so richtig nachvollziehen. Ich als Übungsleiter bringe jedenfalls nie einen Taschenrechner zur Übung mit und verlasse mich darauf, dass ich zumindest selbst eine grobe Überschlagsrechnung im Kopf hinbekomme oder die Studierenden es sonst schon irgendwie schaffen werden, die Zahlenwerte in ihren Taschenrechner einzutippen und ausrechnen, was hier offentsichtlich nicht vollständig korrekt funktioniert hat. Das gehört bei solchen Übungen mit dazu. Letztendlich traue ich es aber jeder Person, die solche Videos schaut, durchaus zu, die entsprechende Zahlenrechnung selbst und eigenständig durchzuführen. Für diese Aufgabe habe ich sogar noch mal zwei Octave-Online-Scripte mit der entsprechenden Zahlenrechnung in der Beschreibung unter dem Video verlinkt, in denen die korrekte Zahlenrechnung zur Kontrolle nachvollziehbar ist: Zahlenrechnung für Aufgabenteil b) in GNU Octave: octave-online.net/bucket~MUBfEVLAF99KnY1JCBp4qn Lösung per per Iteration für Aufgabenteil b) in GNU Octave: octave-online.net/bucket~VRfMBjq6jPNFSGbzYQfwRc Bei solchen Rechnungen würde ich auch immer versuchen, die Zwischenergebnisse möglichst genau mitzuführen und erst beim Endergebnis zu runden. Man sieht hier ansonsten auch mal wieder sehr schön, dass die Studierenden in der Universität typischerweise nicht an der Elektrotechnik selbst, sondern an den grundlegenden mathematischen Fähigkeiten und Fertigkeiten beim Rechnen scheitern. Ich habe bezüglich der Abweichungen jedoch noch mal einen Hinweis in der Videobeschreibung ergänzt.
@@MathiasMagdowskidie grundlegenden mit Fähigkeiten sind aber definitiv in der 1-10 Klasse abhanden gekommen weil dort seit jeher in der BRD immer nur ein Weg der richtige war. Genau das führt dazu daß die Leute sich um die Bedeutung geringer Abweichung der Nachkommastellen nicht scheren!! Vllt sollte man denen das mal ganz einfach bei bringen. Ein Hersteller befestigt das Spiegelglas mit 3x 1g Kleber. Aufgrund der gierigen Controller und der noch gierigeren Aktionäre wird nach Einsparung gesucht die wie folgt aussieht: statt 3x1g wird nur noch 1x1,5g verwendet wobei der Preis pro Gramm 0,05Cent beträgt. Man vergesse nicht das ein Auto zwei Aussenspigel hat... Wer sich das jetzt mal auf 1 Jahre für irgendeinen Hersteller ausrechnet wird feststellen was da für Potenzial liegt im einsparen oder das kostet für Folgereparaturen in der Garantiezeit und die muss der Hersteller ja auch bezahlen was evtl teurer wird... 😉😉😉
@@avrracer4175 Ich komme für Aufgabenteil a) in GNU Octave/MATLAB auf folgende Werte: >> format long >> U_n=230; >> U_reihe=2*U_n; >> P_1n=75; >> P_2n=100; >> R_1n=U_n^2/P_1n; >> R_1n = 705.3333333333334 >> R_2n=U_n^2/P_2n >> R_2n = 529 >> I_mA=U_reihe/(R_1n+R_2n)*1e3 >> I_mA = 372.6708074534161
Widerstand der Lampen: Der Widerstand R einer Lampe kann aus ihrer Nennleistung und Nennspannung berechnet werden: R=U^2/P. Für die 75-W-Lampe: R75=230^2/75=704.67 Ω. Für die 100-W-Lampe: R100=230^2/100 =529 Ω. Und dann?
Dann macht man so weiter wie im Video gezeigt. Aus den Einzelwiderständen lässt sich der Gesamtwiderstand bzw. der Ersatzwiderstand der Reihenschaltung berechnen. Daraus bekommt man dann den Strom und daraus wieder die Einzelspannungen und Leistungen. PS: In deinen Formeln müssten streng genommen in den Termen zwischen den Gleichheitszeichen auch noch die zugehörigen Einheiten stehen, die dann zusammengefasst Ohm ergeben.
Die Lampe kann auch eine elektronische Lampe mit Vorschaltelektronik sein, die in Serienschaltung gar nicht startet. Eine Lampe kann in jeder Hinsicht das Gegenteil eines Ohmischen Widerstands sein. Ich habe jetzt mal zwei LED-Lampen mit G9-Sockel in Reihe an 230 V gelegt. Blinken mit etwa 2 Hz. Zwei Stehleuchten à 40W/4000 Lumen verdoppeln dagegen ihre Stromaufnahme bei Reihenschaltung. Alles verkabelt mit Krokodilklemmen und ja, ich lebe noch.
@@frankklemm1471 In der Aufgabenstellung im Übungsheft (siehe die Videobeschreibung) ist ganz eindeutig von Glühlampen die Rede. Bei Energiesparlampen bzw. Gasentladungslampen mit einem Vorschaltgerät bzw. LED-Lampen mit einer Gleichrichterschaltung passieren natürlich ganz andere Dinge, die aber überhaupt nicht Thema dieser Aufgabe sind, weshalb ich diesen nicht zielführenden Diskussionsstrang nicht weiterführen werde.
Die Zahlen kommen aus meinem Taschenrechner, ich habe mich jetzt nicht sehr um exakte Rundungen gekümmert. Am Sachverhalt ändert es aber nichts. Gehen wir erst einmal von 230V aus (und vertrauen darauf, dass die Leistungsangaben für diese Spannung stimmen): I=P/U I1=75W/230V I1=0,33A I2=100W/230W I2=0,43A R=U/I R1=230V/0,33A=705,33Ω R2=230V/0,43A=529Ω Die Reihenschaltung der Widerstände ergibt deren Gesamtwiderstand: Rges=R1+R2 Rges=705,33Ω+529Ω Rges=1234,33Ω Jetzt die 460V: Iges=U/Rges Iges=460V/1234,33Ω Iges=0,37A Pges=U*Iges Pges=460V*0,37A Pges=171,43W Soweit, so gut, ABER ... Der Strom liegt über dem, was die 75W-Lampe verträgt. Die Spannung an R1: U1=R1*I1 U1=705,33Ω*0,37A U1=260,97V P1=U1*I1 P1=96,56W Das ist eine "Kleinigkeit" zu hoch, die Lampe brennt sehr schnell durch, die 100W-Lampe läuft dagegen mit 74,87W. So jedenfalls die Betrachtung bei idealen ohmschen Widerständen. In der Realität wird der Widerstand der 100W-Lampe jedoch ein Stück niedriger liegen, weil sie ihre Betriebstemperatur nicht erreicht, womit ihr Widerstand niedriger sein wird und damit die Spannung an der 75W-Lampe höher sein wird. Der Strom wird also noch ein wenig höher, und die Leistung der 75W-Lampe noch einmal ein wenig höher ... bis sie durchbrennt. Und dann gibt die Schaltung keine Leistung mehr her, weil der Widerstand der 75W-Lampe gegen unendlich geht.
@@Kwalliteht Das würde ich exakt so bestätigen und meines Erachtens ist das auch genau das, was ich vor zwei Tagen bei der Aufzeichnung dieses Videos in der Übung erzählt habe. Hast du dir das Video angeschaut? An welcher Stelle behaupte ich (angesehen von der zum Teil falschen studentischen Zahlenrechnung) etwas gegenteiliges?
Ist dein Taschenrechner kaputt? R1=230V/0,33A sind aufgerundet 697 Ω und nicht 705,33 Ω. R2=230V/0,43A sind aufgerundet 535 Ω und nicht 529 Ω, usw.. Wenn du aber nicht zwischendurch gerundet hast, solltest du das auch hinschreiben, ansonsten stimmt deine Gleichung nicht, z.B.: R1=(230 V)^2 / 75 VA ≈ 705,33 Ω, usw..
@@timotrinks8451 Mag sein, dass ich mich vertippt habe und mit den Fehlern einfach weitergemacht habe. Habe jetzt nicht die Zeit, das alles nochmal durchzugehen. Sachlich stimmen dürfte es aber.
Beim Aufgabenteil a) bin ich voll bei dir. Das könnte man schlussendlich, wenn man weiß wie es geht, auch mit den Formeln P = U · I, U = R · I sowie dem Maschensatz rechnen, die man im Physikunterricht in der 7. oder 8. Klasse lernt. Den Aufgabenteil b) halte ich dagegen mit den Termumformungen auf Basis der Potenzgesetze für deutlich anspruchsvoller. Das ist schon eher Hochschulniveau oder vielleicht etwas für eine Physikolympiade in der gymnasialen Oberstufe. Ansonsten habe ich in meinem Studium, das von 2003 bis 2008 war, meiner Erinnerung nach auch ab dem 1. Semester Dreifachintegrale mit metrischen Tensoren in Kugelkoordinaten berechnet.😉 Tatsächlich gab es aber damals schon das gleiche Übungsheft wie heute und wir haben uns mit exakt den gleichen Aufgaben beschäftigt. Die älteste Version, die ich von unserem Aufgabenheft finden konnte, ist von 2010: cloud.ovgu.de/s/XZoknMQoMytJ3FY Gibt es von deiner Funkmechanikerausbildung auch noch Aufzeichnungen zu den tatsächlichen Übungsaufgaben oder ist das "Oral History"?
Zunächst einmal ist das kein "Unterricht", sondern eine Übung bzw. ein Tutorium im universitären Bachelorstudium. Zweitens ist das "Unvorbereitetsein" Teil des Konzeptes, denn die Studierenden schlagen typischerweise vor, welche der vielen Aufgaben aus unserem Aufgabenheft für sie interessant sind und welche wir dann in der Übung besprechen, rechnen und diskutieren. Siehe dazu auch die komplette Aufzeichnung bei Twitch: www.twitch.tv/videos/2316355757 Aus dieser schneide ich dann immer nur den für eine jeweilige Aufgabe relevanten Teil heraus. Außerdem geht es ja nicht darum, irgendeinen super geradlinigen und praktisch auswendiggelernten Lösungsweg vorzubeten, sondern diesen gemeinsam mit den Studierenden zu entwickeln, wobei es wie im normalen Leben eben auch mal ein paar Irrungen und Wirrungen gibt. Das ist praktisch elektrotechnisches Improvisationstheater! Wo sind denn außerdem deine Videos, @SigridMattulat, in denen du besser vorbereitet bist und an denen ich mich orientieren kann?
@@Sontos-bj8gg Ja, das ist er ja auch. Die Berechnung der unterschiedlichen Nennströme bezieht sich jedoch auf die Einzelschaltung bzw. Parallelschaltung der Lampen an der Nennspannung. Hast du die Aufgabe verstanden und das Video angeschaut, oder kommentierst du nur des Kommentars wegen?
Das ist eine berechtigte Frage. Es geht hier ja aber nicht primär um die praktische Relevanz dieser Schaltung, sondern um die Entwicklung einer Kompetenz, solche Problemstellungen modellieren sowie berechnen zu können und eben um die basale Erkenntnis, dass die Spannung sind hier nicht gleichmäßig auf die beiden in Reihe geschalteten Verbraucher aufteilt, auch wenn man das vielleicht gern so hätte. Wenn man zwei Dioden (auch Leuchtdioden) parallelschaltet, hat man übrigens eine ganz ähnliche Herausforderung, dass der Strom sich dann je nach Diodenkennlinie nicht unbedingt gleichmäßig auf die beiden (oder mehr) Dioden verteilt. Siehe dazu auch die Aufgabe 73 aus unserem Übungsheft.
@@MathiasMagdowski Aufgaben, deren Lösung eine solche schlechte Modellbildung vorraussetzen, haben das anzugeben. Ungenau bis ganz falsch gestellte Aufgaben sind im Bildungssystem zu einer Seuche geworden. Fällt vielen Lehrern nicht auf, aber verunsicherten Schülern.
@@frankklemm1471 Was ist denn an der Modellbildung in dieser Aufgabe (siehe auch das Übungsheft unter wase.urz.uni-magdeburg.de/magdowsk/get2/heft_dc_druck.pdf ) konkret schlecht und wie würdest du es besser formulieren?
Ich. In meinem Backofen. Und mein Auto hat auch noch Glühlampen. Ansonsten habe ich noch eine Halogenlampe (18W), die mit einer LED-Lampe 15W parallel geschaltet ist, weil die LED-Lampe wegen der Schalterbeleuchtung (Glimmlampe) sonst flackert, wenn ich das Licht ausschalte.
@@Kwalliteht Wenn die Halogenlampe loswerden willst und die 18W sparen möchtest, kannst du die LED mit einem Kondensator überbrücken. 0,1 µF/630 V. Aus der Grabbelkiste oder sonst bei C0NR@D oder vergleichbarem Versender. Tritt auch bei Wechselschaltungen auf. Die Kabelkapazität der 10 Meter reicht dann auch schon für ein Geflacker aus. Zumindest bei mir. Da haben schon 10 nF ausgereicht.
Der Praktiker würde nie verschiedene Leistungen in Serien schalten wollen. Dazu braucht es nur einfachen Hausverstand und keine 45 Minuten Rechnen. Allein die 460 V kommen ohne zusätzlichen Trafo nicht in der Praxis hierzulande vor.
@@robbylehmann7110 Wir sind an einer Universität, wir möchten rechnen (lernen). Darüberhinaus gibt es ja hier in den anderen Kommentaren weitere Praktiker*innen (wobei man das hier wahrscheinlich gar nicht gendern muss), die ähnliche Reihenschaltungen aus anderen Gründen gebaut haben.
Ug/U1/U2 wie Pg/P1/P2 simpel.... Und sie bringen die gleiche Leistung als wenn sie Parallel an 230V hängen... Aber da es eine Reihe ist wird die 100W keine 100W bringen sondern weniger weil die 75W begrenzen den Strom denn in einer Reihenschaltung gibt der höchste Widerstand den strom vor Man Physik siebte Klasse 😂😂😂 zumal man ja den Heißwiderstand automatisch berücksichtigt weil die Leistung ja nur an der richtigen Spannung und beim richtigen Heißwiderstand abgegeben wird!
Vielen Dank für den grammatikalisch und orthographisch sehr kreativ formulierten Kommentar, den ich deshalb leider auch inhaltlich nicht ganz nachvollziehen kann. Zunächst gilt die vorgeschlagene Beziehung zwischen Spannungen und Leistungen nur, wenn immer von einer Reihenschaltung ausgegangen wird. Die Nennwerte der Lampen werden jedoch nicht in Reihenschaltung, sondern in Einzel- oder Parallelschaltung bei der Nennspannung von 230 V ermittelt, bei der die Ströme durch die Lampen unterschiedlich sind. Deshalb kann man von diesen Nennwerten nicht auf den Betrieb in Reihenschaltung schließen, weil dort die Ströme durch die beiden Lampen natürlich gleich sein müssen. Dies ist meines Erachtens der erste Denkfehler im Kommentar. Außerdem bestimmt in einer Reihenschaltung nicht der größte Widerstand den Strom, sondern der Gesamtwiderstand. Zwar dominiert der größte Widerstand (je nach Größe) den Gesamtwiderstand, aber letztlich gilt der Gesamtwiderstand. Dies ist m.E. der zweite Denkfehler im Kommentar. Abschließend wird hier natürlich nur mit Heißwiderständen gerechnet, da die Lampen ja immer irgendwie leuchten, vielleicht etwas heller oder dunkler als normal, aber auf jeden Fall ordentlich bestromt sind. Tatsächlich ist das laut Lehrplan von Sachsen-Anhalt auch ein Thema im Physikunterricht der 7./8. Klasse (siehe lisa.sachsen-anhalt.de/fileadmin/Bibliothek/Politik_und_Verwaltung/MK/LISA/Unterricht/Lehrplaene/Gym/Anpassung_2022/FLP_Physik_Gym_01082022_swd.pdf ), wobei ich bezweifle, dass dort Aufgaben auf ähnlichem Niveau gelöst werden.
@@MathiasMagdowski schon das du das bestätigst 😉 Du und wie man das ermittelt, einzelnd ist mir durch aus klar, deshalb habe ich ja geschrieben das der Strom durch den höchsten Widerstand, sprich dem Verbraucher mit der kleinsten Leistung vorgegeben wird!!! Oder willst du mir erzählen das der Verbraucher mit der höchsten Leistung in Reihe mit einen dann geringeren Strom resultierend aus den 75W, immer noch 100W leistet ? Ich denke nicht! Gerade da das Auge im logarithmischen System arbeitet, sind genau diese Helligkeitsschwankung mit mehr als 10% Leistungschwankungen besonders gut wahrnehmbar! Fakt ist nun mal das die 75W vllt noch gerade so umgesetzt werden aber die 100W Lampe wird ihre Nennleistung nicht erreichen. Schon ist es wenn man das jeden Tag praktisch nachweisen kann wenn zb ein Wasserkocher aufgrund des Spannungsfalles seine Nennleistung nicht erreicht !! Der Kunde hat eben dann Verlust auf der Leitung, 3% Steckdosen und 5% Lichtstromkreise sind zwar zulässig, aber wer will sinnlos lange auf sein Wasser warten?? Jetzt rechne dir mal die kWh an Verlust durch, wenn ein jmd deine Elektro-Planung sagen wir mal suboptimal ausführt...
@MathiasMagdowski zur Grammatik sorry Pause, essen, kalte Finger wegen Werkstatt Halle 🤌🏻🤌🏻🤌🏻kommt schon mal vor das man da auf Rechtschreibung pfeift...🤣🤣
@@avrracer4175 In der im Video beschriebenen Berechnung kommt ja gerade heraus, dass die 75-W-Lampe in der Reihenschaltung mit 98 W (also fast 100 W) belastet wird, während die 100-W-Lampe nur noch 73,5 W (also fast 75 W) in Wärme und Licht umsetzt. Diese Helligkeitsunterschiede kann man wie von dir erwähnt gut wahrnehmen, wobei das Auge anhand des Weber-Fechner-Gesetzes tatsächlich auf einer logarithmischen Skala funktioniert: de.wikipedia.org/wiki/Weber-Fechner-Gesetz Der Spannungsabfall auf Leitungen ist noch mal ein anderes Thema, das in dieser Aufgabe überhaupt nicht thematisiert wurde.
@@avrracer4175 Ich empfehle ja unseren Studierenden mittlerweile die Nutzung von DeepL Write ( www.deepl.com/de/write ) zur Korrektur von Rechtschreibung und Grammatik.
![The Riemann Hypothesis (Christmas Lecture 2016) [English subtitles]](http://i.ytimg.com/vi/sZhl6PyTflw/mqdefault.jpg)
Genau genommen ist die Sache in der Praxis etwas komplizierter.
Bei Glühlampen ist der Unterschied zwischen Kalt- und Warmwiderstand sehr groß. Deshalb müsste man die Temperaturkennlinien beider Lampen eigentlich mit berücksichtigen. Im vorliegenden Fall werden die Lampen jedoch nicht allzuweit von den Nennwerten entfernt betrieben, was den Fehler wiederum erträglich macht.
Guter Aspekt. Ich denke, die Nennleistung wird bei der Nenn-Betriebstemperatur erreicht. Worauf kann ich mich verlassen, wenn auf dem Artikel z.B. 75 Watt steht? Ist das dann die Leistung bei der Nenn-Betriebstemperatur des Glühwendels einer Glühlampe`? Und ist die Nenn-Betriebstemperatur abhängig von der Umgebungstemperatur? Also in einem kalten Keller vs. einer warmen Wohnung? Nach welcher Einschaltzeit wird die Nenn-Betriebstemperatur erreicht?
@@odysseus9941 Das sind alles sehr gute Gedanken, Idee, Kommentare und Hinweise.
Die Nennwerte beziehen sich aber natürlich auf den heißen Zustand der Lampen beim Betrieb in einer "normalen" Umgebung. Der im kalten Zustand gemessene Widerstand des Glühfadens oder Glühwendels einer Glühlampe kann nichtsdestotrotz schon mal problemlos um einen Faktor 10 unterhalb des Widerstands im heißen Betriebszustand liegen, siehe dazu das folgende kleine Experiment:
"Experiment on measuring the temperature-depencency of the resistance of a small filament lamb bulb"
th-cam.com/video/x4mLMpcLVi0/w-d-xo.html
Im Aufgabenteil b) wird deshalb ja auch die Temperaturabhängigkeit des Widerstands (indirekt über die Leistung bzw. den Strom) mit berücksichtigt.
Ich würde vermuten, dass die Temperatur des Glühfadens nicht sehr stark von den Umgebungenbedingungen (kalter Keller vs. warme Wohnung) beeinflusst wird, jedenfalls nicht so stark, dass das einen signifikanten Einfluss auf das elektrische Betriebsverhalten hat.
Außerdem würde ich schätzen, dass die Nennbedingungen bereits im Zeitrahmen von wenigen Sekunden erreicht werden, da die thermische Zeitkonstante des Glühfadens relativ gering ist.
Alles Schwachsinn !! Die 100W sind die Betriebsparameter bei eben knappen 3000°C Wolfram Temperatur heißt der Kaltwiderstand ist hier total egal.
Wo er richtig wäre, ist das Einschaltmoment weil dann der meiste Strom fließt...
@@odysseus9941 Weil die Wolframwendel typischerweise im 2- bis 3-stelligen Millisekundenbereich eine Temperatur von 2300°C bis 2700°C erreicht, dürfte die Raumtemperatur nicht relevant sein.
In der Praxis hatte ich eine 25W- und eine 100W-Glühlampe in Reihe geschaltet (Dachboden, Lampe innen und außern). An der 100W-Glühlampe sind bei 220V-Speisespannung knapp 5 V abgefallen, sie hat etwa 0,5W aufgenommen. Die 25W-Lampe hatte nur eine leicht reduzierte Helligkeit und Farbtemperatur. Waren so um die 22W Leistungsaufnahme.
Bitte unterlasst es, solche Aufgaben zu stellen, die jedem Nicht-Laien die Schuhe ausziehen.
Das ist eine Unsitte geworden, solche Aufgaben zu stellen, die nur die Dummen lösen könnten, wenn sie rechnen könnten.
Hab jetzt auch keine Lust, das bis zum Ende zu schauen... Wird denn zum Schluß noch bedacht, dass Glühlampen Kaltleiter sind und sich deren Widerstand bei wachsender Temperatur erhöht ?
Ja, die Temperaturabhängigkeit wird in Aufgabenteil b) ab 16:02 besprochen. Genau für diesen Zweck gibt es die Kapitelmarken in der Videobeschreibung.
@@MathiasMagdowski ok. Da war mir der Anfang zu ... langathmig ... sorry, habe nicht alles geschaut
Guten Tag Herr Dr.-Ing. Magdowski, vielen Dank für Ihre sehr schnellen und ausführlichen bisherigen Antworten. In dem Übungsheft, das Sie hier dankenswerterweise zur Verfügung stellen, wird in Aufgabe 47 nur nach den Leistungen gefragt und dementsprechend sind als Lösung auch nur die Leistungen angegeben. Woher hat Ihr "Vorsager" aber dann die angebliche Musterlösung U2 = 170 V? Wenn U2 aber 170 V wäre, kann U1 nicht 273 V sein, so wie es von Ihnen ausgerechnet und nicht beanstandet wurde. 170 V + 273 V = 443 V, es sollten aber 460 V sein. Ich komme, richtig gerundet, auf U1 = 284 V und U2 = 176 V , was zusammen 460 V ergibt. Übrigens, scheint Ihr "Vorsager" nicht mit den Rundungsregeln vertraut zu sein: IN1 gibt er richtig mit 0,326 A an, IN2 gibt er aber nur noch mit 2 Nachkommastellen an, nämlich mit 0,43 A. Richtig auf 3 Nachkommastellen gerundet, sind es aber 0,435 A (0,4347...A). Auch 2525,689... rundet er großzügig auf 2525 ab. Für R2 kommt exakt 529 Ohm heraus und nicht 534 Ohm (R2 = 52900 V^2/100 VA). Durch die Rundungsfehler haben Sie erhebliche Abweichungen zur Musterlösung erhalten, nämlich 61 W anstatt 65 W und 98 W anstatt 105 W.
Ja, was genau der betreffende Student dort mit dem Taschenrechner gerechnet hat, kann ich auch nicht so richtig nachvollziehen. Ich als Übungsleiter bringe jedenfalls nie einen Taschenrechner zur Übung mit und verlasse mich darauf, dass ich zumindest selbst eine grobe Überschlagsrechnung im Kopf hinbekomme oder die Studierenden es sonst schon irgendwie schaffen werden, die Zahlenwerte in ihren Taschenrechner einzutippen und ausrechnen, was hier offentsichtlich nicht vollständig korrekt funktioniert hat. Das gehört bei solchen Übungen mit dazu.
Letztendlich traue ich es aber jeder Person, die solche Videos schaut, durchaus zu, die entsprechende Zahlenrechnung selbst und eigenständig durchzuführen. Für diese Aufgabe habe ich sogar noch mal zwei Octave-Online-Scripte mit der entsprechenden Zahlenrechnung in der Beschreibung unter dem Video verlinkt, in denen die korrekte Zahlenrechnung zur Kontrolle nachvollziehbar ist:
Zahlenrechnung für Aufgabenteil b) in GNU Octave:
octave-online.net/bucket~MUBfEVLAF99KnY1JCBp4qn
Lösung per per Iteration für Aufgabenteil b) in GNU Octave:
octave-online.net/bucket~VRfMBjq6jPNFSGbzYQfwRc
Bei solchen Rechnungen würde ich auch immer versuchen, die Zwischenergebnisse möglichst genau mitzuführen und erst beim Endergebnis zu runden. Man sieht hier ansonsten auch mal wieder sehr schön, dass die Studierenden in der Universität typischerweise nicht an der Elektrotechnik selbst, sondern an den grundlegenden mathematischen Fähigkeiten und Fertigkeiten beim Rechnen scheitern.
Ich habe bezüglich der Abweichungen jedoch noch mal einen Hinweis in der Videobeschreibung ergänzt.
Mmhh 460V/1234Ohm = 372,771mA
@@MathiasMagdowskidie grundlegenden mit Fähigkeiten sind aber definitiv in der 1-10 Klasse abhanden gekommen weil dort seit jeher in der BRD immer nur ein Weg der richtige war. Genau das führt dazu daß die Leute sich um die Bedeutung geringer Abweichung der Nachkommastellen nicht scheren!!
Vllt sollte man denen das mal ganz einfach bei bringen. Ein Hersteller befestigt das Spiegelglas mit 3x 1g Kleber. Aufgrund der gierigen Controller und der noch gierigeren Aktionäre wird nach Einsparung gesucht die wie folgt aussieht: statt 3x1g wird nur noch 1x1,5g verwendet wobei der Preis pro Gramm 0,05Cent beträgt. Man vergesse nicht das ein Auto zwei Aussenspigel hat... Wer sich das jetzt mal auf 1 Jahre für irgendeinen Hersteller ausrechnet wird feststellen was da für Potenzial liegt im einsparen oder das kostet für Folgereparaturen in der Garantiezeit und die muss der Hersteller ja auch bezahlen was evtl teurer wird... 😉😉😉
@@avrracer4175 Ich komme für Aufgabenteil a) in GNU Octave/MATLAB auf folgende Werte:
>> format long
>> U_n=230;
>> U_reihe=2*U_n;
>> P_1n=75;
>> P_2n=100;
>> R_1n=U_n^2/P_1n;
>> R_1n = 705.3333333333334
>> R_2n=U_n^2/P_2n
>> R_2n = 529
>> I_mA=U_reihe/(R_1n+R_2n)*1e3
>> I_mA = 372.6708074534161
Widerstand der Lampen: Der Widerstand R einer Lampe kann aus ihrer Nennleistung und Nennspannung berechnet werden: R=U^2/P.
Für die 75-W-Lampe:
R75=230^2/75=704.67 Ω.
Für die 100-W-Lampe:
R100=230^2/100 =529 Ω.
Und dann?
Dann macht man so weiter wie im Video gezeigt. Aus den Einzelwiderständen lässt sich der Gesamtwiderstand bzw. der Ersatzwiderstand der Reihenschaltung berechnen. Daraus bekommt man dann den Strom und daraus wieder die Einzelspannungen und Leistungen.
PS: In deinen Formeln müssten streng genommen in den Termen zwischen den Gleichheitszeichen auch noch die zugehörigen Einheiten stehen, die dann zusammengefasst Ohm ergeben.
Die Lampe kann auch eine elektronische Lampe mit Vorschaltelektronik sein, die in Serienschaltung gar nicht startet. Eine Lampe kann in jeder Hinsicht das Gegenteil eines Ohmischen Widerstands sein.
Ich habe jetzt mal zwei LED-Lampen mit G9-Sockel in Reihe an 230 V gelegt. Blinken mit etwa 2 Hz.
Zwei Stehleuchten à 40W/4000 Lumen verdoppeln dagegen ihre Stromaufnahme bei Reihenschaltung.
Alles verkabelt mit Krokodilklemmen und ja, ich lebe noch.
@@frankklemm1471 In der Aufgabenstellung im Übungsheft (siehe die Videobeschreibung) ist ganz eindeutig von Glühlampen die Rede. Bei Energiesparlampen bzw. Gasentladungslampen mit einem Vorschaltgerät bzw. LED-Lampen mit einer Gleichrichterschaltung passieren natürlich ganz andere Dinge, die aber überhaupt nicht Thema dieser Aufgabe sind, weshalb ich diesen nicht zielführenden Diskussionsstrang nicht weiterführen werde.
Die Zahlen kommen aus meinem Taschenrechner, ich habe mich jetzt nicht sehr um exakte Rundungen gekümmert. Am Sachverhalt ändert es aber nichts.
Gehen wir erst einmal von 230V aus (und vertrauen darauf, dass die Leistungsangaben für diese Spannung stimmen):
I=P/U
I1=75W/230V
I1=0,33A
I2=100W/230W
I2=0,43A
R=U/I
R1=230V/0,33A=705,33Ω
R2=230V/0,43A=529Ω
Die Reihenschaltung der Widerstände ergibt deren Gesamtwiderstand:
Rges=R1+R2
Rges=705,33Ω+529Ω
Rges=1234,33Ω
Jetzt die 460V:
Iges=U/Rges
Iges=460V/1234,33Ω
Iges=0,37A
Pges=U*Iges
Pges=460V*0,37A
Pges=171,43W
Soweit, so gut, ABER ...
Der Strom liegt über dem, was die 75W-Lampe verträgt.
Die Spannung an R1:
U1=R1*I1
U1=705,33Ω*0,37A
U1=260,97V
P1=U1*I1
P1=96,56W
Das ist eine "Kleinigkeit" zu hoch, die Lampe brennt sehr schnell durch, die 100W-Lampe läuft dagegen mit 74,87W. So jedenfalls die Betrachtung bei idealen ohmschen Widerständen. In der Realität wird der Widerstand der 100W-Lampe jedoch ein Stück niedriger liegen, weil sie ihre Betriebstemperatur nicht erreicht, womit ihr Widerstand niedriger sein wird und damit die Spannung an der 75W-Lampe höher sein wird. Der Strom wird also noch ein wenig höher, und die Leistung der 75W-Lampe noch einmal ein wenig höher ... bis sie durchbrennt. Und dann gibt die Schaltung keine Leistung mehr her, weil der Widerstand der 75W-Lampe gegen unendlich geht.
@@Kwalliteht Das würde ich exakt so bestätigen und meines Erachtens ist das auch genau das, was ich vor zwei Tagen bei der Aufzeichnung dieses Videos in der Übung erzählt habe. Hast du dir das Video angeschaut? An welcher Stelle behaupte ich (angesehen von der zum Teil falschen studentischen Zahlenrechnung) etwas gegenteiliges?
Ist dein Taschenrechner kaputt? R1=230V/0,33A sind aufgerundet 697 Ω und nicht 705,33 Ω. R2=230V/0,43A sind aufgerundet 535 Ω und nicht 529 Ω, usw.. Wenn du aber nicht zwischendurch gerundet hast, solltest du das auch hinschreiben, ansonsten stimmt deine Gleichung nicht, z.B.: R1=(230 V)^2 / 75 VA ≈ 705,33 Ω, usw..
@@timotrinks8451 Bezieht sich die Frage auf das Video oder den vorherigen Kommentar von @Kwalliteht?
@@MathiasMagdowski Ich hatte auf @Kwallitehts Beitrag geantwortet.
@@timotrinks8451 Mag sein, dass ich mich vertippt habe und mit den Fehlern einfach weitergemacht habe. Habe jetzt nicht die Zeit, das alles nochmal durchzugehen. Sachlich stimmen dürfte es aber.
Semester??? Sorry, das war bei mir 1. Lehrjahr Funkmechaniker... ist ja keine Raketentechnik...😂
Beim Aufgabenteil a) bin ich voll bei dir. Das könnte man schlussendlich, wenn man weiß wie es geht, auch mit den Formeln P = U · I, U = R · I sowie dem Maschensatz rechnen, die man im Physikunterricht in der 7. oder 8. Klasse lernt.
Den Aufgabenteil b) halte ich dagegen mit den Termumformungen auf Basis der Potenzgesetze für deutlich anspruchsvoller. Das ist schon eher Hochschulniveau oder vielleicht etwas für eine Physikolympiade in der gymnasialen Oberstufe.
Ansonsten habe ich in meinem Studium, das von 2003 bis 2008 war, meiner Erinnerung nach auch ab dem 1. Semester Dreifachintegrale mit metrischen Tensoren in Kugelkoordinaten berechnet.😉
Tatsächlich gab es aber damals schon das gleiche Übungsheft wie heute und wir haben uns mit exakt den gleichen Aufgaben beschäftigt. Die älteste Version, die ich von unserem Aufgabenheft finden konnte, ist von 2010:
cloud.ovgu.de/s/XZoknMQoMytJ3FY
Gibt es von deiner Funkmechanikerausbildung auch noch Aufzeichnungen zu den tatsächlichen Übungsaufgaben oder ist das "Oral History"?
so sieht es also aus wenn man offensichtlich unvorbereitet in den Unterricht geht.
Zunächst einmal ist das kein "Unterricht", sondern eine Übung bzw. ein Tutorium im universitären Bachelorstudium.
Zweitens ist das "Unvorbereitetsein" Teil des Konzeptes, denn die Studierenden schlagen typischerweise vor, welche der vielen Aufgaben aus unserem Aufgabenheft für sie interessant sind und welche wir dann in der Übung besprechen, rechnen und diskutieren.
Siehe dazu auch die komplette Aufzeichnung bei Twitch:
www.twitch.tv/videos/2316355757
Aus dieser schneide ich dann immer nur den für eine jeweilige Aufgabe relevanten Teil heraus.
Außerdem geht es ja nicht darum, irgendeinen super geradlinigen und praktisch auswendiggelernten Lösungsweg vorzubeten, sondern diesen gemeinsam mit den Studierenden zu entwickeln, wobei es wie im normalen Leben eben auch mal ein paar Irrungen und Wirrungen gibt.
Das ist praktisch elektrotechnisches Improvisationstheater!
Wo sind denn außerdem deine Videos, @SigridMattulat, in denen du besser vorbereitet bist und an denen ich mich orientieren kann?
Habe mal gelernt, das in einer Reihenschaltung der Strom gleich ist.
@@Sontos-bj8gg Ja, das ist er ja auch. Die Berechnung der unterschiedlichen Nennströme bezieht sich jedoch auf die Einzelschaltung bzw. Parallelschaltung der Lampen an der Nennspannung.
Hast du die Aufgabe verstanden und das Video angeschaut, oder kommentierst du nur des Kommentars wegen?
@@MathiasMagdowski Habe die Aufgabe verstanden. Möchte auch nicht besser wissen.
Wer benutzt heutzutage noch Glühlampen?
Das ist eine berechtigte Frage. Es geht hier ja aber nicht primär um die praktische Relevanz dieser Schaltung, sondern um die Entwicklung einer Kompetenz, solche Problemstellungen modellieren sowie berechnen zu können und eben um die basale Erkenntnis, dass die Spannung sind hier nicht gleichmäßig auf die beiden in Reihe geschalteten Verbraucher aufteilt, auch wenn man das vielleicht gern so hätte.
Wenn man zwei Dioden (auch Leuchtdioden) parallelschaltet, hat man übrigens eine ganz ähnliche Herausforderung, dass der Strom sich dann je nach Diodenkennlinie nicht unbedingt gleichmäßig auf die beiden (oder mehr) Dioden verteilt. Siehe dazu auch die Aufgabe 73 aus unserem Übungsheft.
@@MathiasMagdowski Aufgaben, deren Lösung eine solche schlechte Modellbildung vorraussetzen, haben das anzugeben. Ungenau bis ganz falsch gestellte Aufgaben sind im Bildungssystem zu einer Seuche geworden. Fällt vielen Lehrern nicht auf, aber verunsicherten Schülern.
@@frankklemm1471 Was ist denn an der Modellbildung in dieser Aufgabe (siehe auch das Übungsheft unter wase.urz.uni-magdeburg.de/magdowsk/get2/heft_dc_druck.pdf ) konkret schlecht und wie würdest du es besser formulieren?
Ich. In meinem Backofen. Und mein Auto hat auch noch Glühlampen.
Ansonsten habe ich noch eine Halogenlampe (18W), die mit einer LED-Lampe 15W parallel geschaltet ist, weil die LED-Lampe wegen der Schalterbeleuchtung (Glimmlampe) sonst flackert, wenn ich das Licht ausschalte.
@@Kwalliteht Wenn die Halogenlampe loswerden willst und die 18W sparen möchtest, kannst du die LED mit einem Kondensator überbrücken. 0,1 µF/630 V.
Aus der Grabbelkiste oder sonst bei C0NR@D oder vergleichbarem Versender.
Tritt auch bei Wechselschaltungen auf. Die Kabelkapazität der 10 Meter reicht dann auch schon für ein Geflacker aus. Zumindest bei mir. Da haben schon 10 nF ausgereicht.
Der Praktiker würde nie verschiedene Leistungen in Serien schalten wollen. Dazu braucht es nur einfachen Hausverstand und keine 45 Minuten Rechnen. Allein die 460 V kommen ohne zusätzlichen Trafo nicht in der Praxis hierzulande vor.
@@robbylehmann7110 Wir sind an einer Universität, wir möchten rechnen (lernen).
Darüberhinaus gibt es ja hier in den anderen Kommentaren weitere Praktiker*innen (wobei man das hier wahrscheinlich gar nicht gendern muss), die ähnliche Reihenschaltungen aus anderen Gründen gebaut haben.
@@MathiasMagdowski Ja klar, für solche Belange sind solche Beispiele immer gut, da mit sich die Praxis auch mit den Rechnungen belegen läßt.
@@robbylehmann7110 Ja, und vor allem lässt sich die Rechnung auch mit Praxis belegen.
Wenn man zehn 100 Watt Glühlampen hintereinander schaltet ergibt das auch eine 1000 Watt Leistung ,ist eigentlich ganz einfach.
Ja, aber nur, wenn Du 2,3 Kilovolt anlegst 🙂
@ war nur Spaß 👍👍👍👍😄
Ug/U1/U2 wie Pg/P1/P2 simpel.... Und sie bringen die gleiche Leistung als wenn sie Parallel an 230V hängen... Aber da es eine Reihe ist wird die 100W keine 100W bringen sondern weniger weil die 75W begrenzen den Strom denn in einer Reihenschaltung gibt der höchste Widerstand den strom vor
Man Physik siebte Klasse 😂😂😂 zumal man ja den Heißwiderstand automatisch berücksichtigt weil die Leistung ja nur an der richtigen Spannung und beim richtigen Heißwiderstand abgegeben wird!
Vielen Dank für den grammatikalisch und orthographisch sehr kreativ formulierten Kommentar, den ich deshalb leider auch inhaltlich nicht ganz nachvollziehen kann.
Zunächst gilt die vorgeschlagene Beziehung zwischen Spannungen und Leistungen nur, wenn immer von einer Reihenschaltung ausgegangen wird. Die Nennwerte der Lampen werden jedoch nicht in Reihenschaltung, sondern in Einzel- oder Parallelschaltung bei der Nennspannung von 230 V ermittelt, bei der die Ströme durch die Lampen unterschiedlich sind. Deshalb kann man von diesen Nennwerten nicht auf den Betrieb in Reihenschaltung schließen, weil dort die Ströme durch die beiden Lampen natürlich gleich sein müssen. Dies ist meines Erachtens der erste Denkfehler im Kommentar.
Außerdem bestimmt in einer Reihenschaltung nicht der größte Widerstand den Strom, sondern der Gesamtwiderstand. Zwar dominiert der größte Widerstand (je nach Größe) den Gesamtwiderstand, aber letztlich gilt der Gesamtwiderstand. Dies ist m.E. der zweite Denkfehler im Kommentar.
Abschließend wird hier natürlich nur mit Heißwiderständen gerechnet, da die Lampen ja immer irgendwie leuchten, vielleicht etwas heller oder dunkler als normal, aber auf jeden Fall ordentlich bestromt sind.
Tatsächlich ist das laut Lehrplan von Sachsen-Anhalt auch ein Thema im Physikunterricht der 7./8. Klasse (siehe lisa.sachsen-anhalt.de/fileadmin/Bibliothek/Politik_und_Verwaltung/MK/LISA/Unterricht/Lehrplaene/Gym/Anpassung_2022/FLP_Physik_Gym_01082022_swd.pdf ), wobei ich bezweifle, dass dort Aufgaben auf ähnlichem Niveau gelöst werden.
@@MathiasMagdowski schon das du das bestätigst 😉
Du und wie man das ermittelt, einzelnd ist mir durch aus klar, deshalb habe ich ja geschrieben das der Strom durch den höchsten Widerstand, sprich dem Verbraucher mit der kleinsten Leistung vorgegeben wird!!!
Oder willst du mir erzählen das der Verbraucher mit der höchsten Leistung in Reihe mit einen dann geringeren Strom resultierend aus den 75W, immer noch 100W leistet ? Ich denke nicht!
Gerade da das Auge im logarithmischen System arbeitet, sind genau diese Helligkeitsschwankung mit mehr als 10% Leistungschwankungen besonders gut wahrnehmbar!
Fakt ist nun mal das die 75W vllt noch gerade so umgesetzt werden aber die 100W Lampe wird ihre Nennleistung nicht erreichen.
Schon ist es wenn man das jeden Tag praktisch nachweisen kann wenn zb ein Wasserkocher aufgrund des Spannungsfalles seine Nennleistung nicht erreicht !! Der Kunde hat eben dann Verlust auf der Leitung, 3% Steckdosen und 5% Lichtstromkreise sind zwar zulässig, aber wer will sinnlos lange auf sein Wasser warten?? Jetzt rechne dir mal die kWh an Verlust durch, wenn ein jmd deine Elektro-Planung sagen wir mal suboptimal ausführt...
@MathiasMagdowski zur Grammatik sorry Pause, essen, kalte Finger wegen Werkstatt Halle 🤌🏻🤌🏻🤌🏻kommt schon mal vor das man da auf Rechtschreibung pfeift...🤣🤣
@@avrracer4175 In der im Video beschriebenen Berechnung kommt ja gerade heraus, dass die 75-W-Lampe in der Reihenschaltung mit 98 W (also fast 100 W) belastet wird, während die 100-W-Lampe nur noch 73,5 W (also fast 75 W) in Wärme und Licht umsetzt.
Diese Helligkeitsunterschiede kann man wie von dir erwähnt gut wahrnehmen, wobei das Auge anhand des Weber-Fechner-Gesetzes tatsächlich auf einer logarithmischen Skala funktioniert:
de.wikipedia.org/wiki/Weber-Fechner-Gesetz
Der Spannungsabfall auf Leitungen ist noch mal ein anderes Thema, das in dieser Aufgabe überhaupt nicht thematisiert wurde.
@@avrracer4175 Ich empfehle ja unseren Studierenden mittlerweile die Nutzung von DeepL Write ( www.deepl.com/de/write ) zur Korrektur von Rechtschreibung und Grammatik.