Deutsch

Was versteht man unter dem Begriff "Widerstand"?

9. Mai 2021 | Elektrik
Was versteht man unter dem Begriff 'Widerstand'?

Der Widerstand ist ein Maß für die Eigenschaft des Stromkreises, dem Stromfluss entgegenzuwirken.

Der Widerstand wird in Ohm gemessen. Das Symbol für die Einheit Ohm ist der griechische Buchstabe Omega (Ω). Die Maßeinheit Ohm ist nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm (1784 bis 1854) benannt, der die Zusammenhänge zwischen Spannung, Strom und Widerstand untersucht hat. Er hat das ohmsche Gesetz formuliert.

Alle Materialien setzen dem Strom einen gewissen Widerstand entgegen. Die Materialien können in zwei grundlegende Kategorien unterteilt werden:

  • Leiter: Materialien, die einen sehr kleinen Widerstand bieten, sodass sich die Elektronen leicht bewegen können. Beispiele: Silber, Kupfer, Gold und Aluminium.
  • Isolatoren: Material mit einem hohen Widerstand, durch den der Elektronenfluss eingeschränkt wird. Beispiele: Gummi, Papier, Glas, Holz und Kunststoff.
Leiter/Isolatoren
Golddraht ist ein ausgezeichneter Leiter.

Widerstandsmessungen werden normalerweise vorgenommen, um den Zustand eines Verbrauchers oder Stromkreises zu ermitteln.

  • Je höher der Widerstand, desto niedriger der Stromfluss. Bei einem unnormal hohen Widerstand könnte ein möglicher Grund (unter vielen) in beschädigten Leitern als Folge von Überhitzung oder Korrosion zu suchen sein. Alle Leiter geben eine gewisse Wärmemenge ab, sodass Überhitzung oftmals ein Problem im Zusammenhang mit dem Widerstand ist.
  • Je niedriger der Widerstand, desto höher der Stromfluss. Mögliche Ursachen: durch Überhitzung oder Feuchtigkeit beschädigte Isolierungen.

Viele Komponenten wie beispielsweise Heizelemente und Widerstandsbauelemente weisen einen festen Widerstandswert auf. Diese Werte sind oftmals auf den Typenschildern der Komponenten aufgedruckt oder in Handbüchern zu finden.

Bei einer angegebenen Toleranz kann der gemessene Widerstandswert innerhalb des angegebenen Widerstandsbereiches liegen. Alle größeren Änderungen gegenüber einem festen Widerstandswert weisen in der Regel auf ein Problem hin.

Der Begriff "Widerstand" klingt unter Umständen negativ, aber in der Elektrotechnik kann er sehr vorteilhaft genutzt werden.

Beispiele: Es muss genug Strom durch die kleinen Spulen eines Toasters fließen, damit genug Wärme entsteht, um das Brot zu bräunen. Bei herkömmlichen Glühlampen muss der Strom durch so dünne Glühfäden fließen, dass Licht erzeugt wird.

Bei einem in Betrieb befindlichen Stromkreis kann der Widerstand nicht gemessen werden. Daher ermitteln Techniker bei der Fehlersuche den Widerstand oftmals, indem sie die Spannung und den Strom messen und anschließend das ohmsche Gesetz anwenden, d. h:

U = I x R

Spannung = Strom x Widerstand. In dieser Formel bezeichnet R den Widerstand. Bei nicht bekanntem Widerstand kann die Formel wie folgt umgestellt werden: R = U/I (Widerstand = Spannung geteilt durch Stromstärke).

Beispiele: Bei einem Heizstromkreis (siehe die beiden Abbildungen unten) wird der Widerstand ermittelt, indem Spannung und Strom des Stromkreises gemessen werden und anschließend das ohmsche Gesetzt angewendet wird.

Heizstromkreis
Heizstromkreis

Beim ersten Beispiel beträgt der Gesamtwiderstand des Stromkreises, 60 Ω (240 ÷ 4 = 60 Ω), bei dem es sich um einen bekannten Normwert handelt. Der Widerstand von 60 Ω kann zur Ermittlung des Zustands eines Stromkreises beitragen.

Beim zweiten Beispiel hat sich der Widerstand des Stromkreises, wenn der Strom im Stromkreis 3 A anstelle von 4 A beträgt, von 60 Ω auf 80 Ω (240 ÷ 3 = 80 Ω) erhöht. Der um 20 Ω höhere Gesamtwiderstand könnte durch eine lose oder verschmutzte Verbindung oder eine Unterbrechung in einer Spule verursacht worden sein. Unterbrechungen bei Spulen erhöhen den Gesamtwiderstand des Stromkreises, wodurch der Strom abnimmt.

Referenz: Digital Multimeter Principles von Glen A. Mazur, American Technical Publishers.