Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-02)
1 Wie sieht es aus?
Ein Heizgerät mit Heizstäben enthält ein oder mehrere längliche Heizelemente, die in einem Gehäuse montiert sind. Von außen sieht man oft nur die blanken Stäbe oder die Abdeckung, durch die Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
Es gibt zwei typische Bauformen:
- Metall-Heizstäbe: Widerstandsdraht (z. B. aus Nickel-Chrom) in einem Metallrohr, elektrisch isoliert durch Magnesiumoxid.
- Quarzstäbe: Widerstandsdraht in einem Quarzglasrohr, meist zur Abgabe von Infrarotstrahlung.
Auch ein Elektrogrill ist technisch gesehen ein Heizgerät.
Infrarot-Heizstrahler
Trotec IR 2000 S. Nennleistung: 2000 W. 3 Heizstufen, 3 Quarzstäbe, hier: Stufe 2.
Elektrogrill
Quelle: Diana 8220, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons
2 Was kann es?
Ein Heizgerät wandelt elektrische Energie in Wärme um. Diese Wärme kann durch Wärmeleitung und Konvektion (klassische Heizstäbe) oder durch Wärmestrahlung (Quarzstäbe) an die Umgebung abgegeben werden. Anwendungen reichen von Warmwasserboilern über Heizlüfter bis hin zu Infrarotstrahlern für Terrasse oder Bad.
3 Wie funktioniert es?
Durch den elektrischen Stromfluss im Widerstandsdraht entsteht Wärme.
- Beim Metall-Heizstab wird die Wärme auf das Metallrohr übertragen und von dort an Wasser, Luft oder andere Medien abgegeben.
- Beim Quarzstab wird die Wärme überwiegend als Infrarotstrahlung durch das Quarzglas nach außen abgegeben, sodass gezielt Flächen oder Personen erwärmt werden.
4 Wie sieht es von innen aus?
- Metall-Heizstab: Innen ein Widerstandsdraht, eingebettet in Magnesiumoxid-Pulver zur Isolation und Wärmeleitung, umschlossen von einem Metallrohr.
- Quarzstab: Widerstandsdraht direkt in einem Quarzglasrohr, das hitzebeständig und durchlässig für Infrarotstrahlung ist.
5 Welche Rolle spielt es in der Lehre?
Heizgeräte mit Heizstäben verdeutlichen die Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie. Sie sind Beispiele für eine rein Ohm’sche Last, da Strom und Spannung in Phase verlaufen und keine Blindleistung entsteht. Ebenso sind sie ein gutes Beispiel für die Anwendung des Joule’schen Gesetztes.
6 Welche Rolle spielt es in der Praxis?
Sie werden in vielen Bereichen eingesetzt:
- Metall-Heizstäbe: in Boilern, Waschmaschinen, Durchlauferhitzern und elektrischen Heizlüftern.
- Quarzstäbe: in Infrarotstrahlern, Heizpilzen, Terrassenheizungen und industriellen Trocknungsanlagen.
Symbolik
- Kennbuchstabe in Schaltplänen: E
- Der Heizstab wird als Widerstand modelliert.
- Er kann als spezieller Heizwiderstand dargestellt werden.
