Schaltzeichen
Der
elektrische Widerstand
(''R'') ist ein Begriff aus der
Elektrotechnik .html">Spannung .html">Strom .html">ohmschen Widerstand .html"> (
Georg Simon Ohm).
Gleichstromwiderstand
Es gilt das
Ohmsche Gesetz
:
R=\frac{U}{I}\,.
Dieser Widerstand wird auch als Gleichstromwiderstand bezeichnet.
Wechselstromwiderstand oder Scheinwiderstand
Bei Wechselstrom ist der Widerstand im Allgemeinen frequenzabhängig und wird als
Scheinwiderstand .html"> (
Wirkwiderstand) und dem frequenzabhängigen
Blindwiderstand .html">Kapazitäten .html">Induktivitäten | (
Induktivität|Induktivitäten) gebildet wird.
:Z=R_s=\sqrt{R_w^2+R_b^2}
Blindwiderstand
Induktiver Widerstand und kapazitiver Widerstand
Induktiver Widerstand und kapazitiver Widerstand sind Blindwiderstände. Sie bewirken eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom. Entsprechende (ideale Bauelemente wandeln keine Energie in Wärme um. In der Praxis haben die Bauelemente aber immer einen Ohmschen Anteil.
Der induktive Widerstand einer idealen Spule ist bei Gleichspannung Null und wird mit wachsender
Frequenz | (
Frequenz) bei Wechselspannung größer.
Der kapazitive Widerstand eines idealen Kondensators ist bei Gleichspannung unendlich und sinkt mit wachsender Frequenz bei Wechselspannung.
Wenn die Maße eines Bauteils in den Bereich der Wellenlänge kommen, besitzt es sowohl einen nicht zu vernachlässigenden induktiven als auch einen kapazitiven Anteil und wird gegebenenfalls zum
Schwingkreis | (
Schwingkreis), als Beispiel sei hier die Antenne genannt.
Schwingkreis
Die Parallel- beziehungsweise Reihenschaltung von Kapazität und Induktivität bezeichnet man als läßt nur tiefe Frequenzen passieren und der
Hochpass | (
Hochpass) läßt nur hohe Frequenzen passieren.
Beim realen Schwingkreis treten Kondensatorverluste und Spulenverluste durch deren Ohmschen Widerstand auf. Den ohmschen Widerstand des Kondensators kann man aber meist vernachlässigen.
Für den
Resonanzwiderstand | (
Resonanzwiderstand) im Parallelschwingkreis ergibt sich:
:
Rp=\frac{L}{R_L C}\,.
Dieser wird bei der Resonanzfrequenz erreicht, die folgendermaßen berechnet werden kann:
:
f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\,.
Nichtlinearer Widerstand
Bei nicht linearen
Strom-Spannungs Kennlinien .html"> (
Diode)n - kann für jedes Strom-Spannungspaar ebenfalls ein Quotient gebildet werden. Der Quotient aus Spannungsänderung und Stromänderung (entspricht dem Anstieg der Kennlinie bei einer bestimmten Spannung wird auch als
differentieller Widerstand | (
differentieller Widerstand) bezeichnet.
Negativer differentieller Widerstand
Der differentielle Widerstand kann in einem Teil der Kennlinie sogar negativ werden, so dass die Spannung bei steigender Stromstärke sinkt bzw. die Stromstärke bei sinkender Spannung steigt. Ein negativer differentieller Widerstand kann zum Entdämpfen von Schwingkreisen verwendet werden. Der negative differentielle Widerstand tritt zum Beispiel bei
Avalanchedioden | (
Avalanchediode|Avalanchedioden) auf.
Temperaturabhängigkeit
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="right" style="margin-left:1em; margin-bottom:0,5em;"
|+
Beispiele für spezifischen Widerstand und Temperaturkoeffizient
! Material
! ρ (Ωm
! α (1/K
|-
| Silber || 1,6·10-8
| 3,8·10-3
|-
| Kupfer || 1,7·10-8
| 3,9·10-3
|-
| Silizium || 640 || -7,5·10-2
|-
|}
Der ''Widerstandswert'' wird allein durch das Material (
spezifischer Widerstand .html"> (
Länge) (''l'', den Querschnitt (''A'' und die
Temperatur | (
Temperatur) (T bestimmt.
''R''20 = ''ρ'' · ''l'' / ''A'' , gilt bei 20 °C.
Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie
Wenn eine Spannung anliegt und somit ein Strom fließt, wird am (Wirk-Widerstand Arbeit (''P''=''U''·''I'' geleistet, welche sich als
Wärme | (
Wärme) bemerkbar macht. Diese ''joulesche Wärme'' hat Einfluss auf den Widerstandswert (''R''W.
So steigt beim ''Kaltleiter .html"> (Heißleiter)n'' sinkt er.
Auch dieses Verhalten ist materialabhängig und wird mit dem ''Temperaturkoeffizient | (Temperaturkoeffizient)en'' ''α'' und Bestimmung des Temperaturunterschieds (Δ''T'' berechenbar.
''R''W=''R''20(1 + ''α'' · Δ''T''
Reihen- und Parallelschaltung
Werden ''n'' Widerstände in Reihe | (Reihenschaltung|Reihe) geschaltet, so addieren sich die Widerstände:
{R_{ges} = R_1 + R_2+\dots+R_n}
Bei der Parallelschaltung .html">Leitwerte | (Elektrische Leitfähigkeit|Leitwerte) bzw. die reziproken Widerstände:
{1\over R_{ges}}
={1\over R_1}+{1\over R_2}+\dots+{1\over R_n}
Der Leitwert ist der Kehrwert des Widerstandes, seine Einheit ist das Siemens | (Siemens (Einheit|Siemens.
Physikalische Zusammenhänge
Der Widerstand folgt dem Ohmschen Gesetz .html">Spannung .html">Strom .html">Elektrischen Leistung .html">Elektrischen Arbeit | (Elektrische Arbeit |Elektrischen Arbeit) ''W''.
:
P = {U\cdot I}=\frac{U^2}{R}
:
W = {P\cdot t}={\frac{U^2}{R}\cdot t}
Supraleitung
Kühlt man ein supraleitungsfähiges Material unter seine spezifische Sprungtemperatur ab, so sinkt der ohmsche Widerstand auf Null. Das Material wird es zu einem Supraleiter | (Supraleiter).
Bauelement
Nur Bauelemente mit "ohmschem Widerstand" werden als Widerstand bezeichnet, Bauelemente mit kapazitivem Widerstand heißen Kondensatoren .html">Spulen | (Spule|Spulen).
Näheres zu Widerstand als elektronisches Bauelement findet man unter Widerstand (Bauelement | (Widerstand (Bauelement.
''Siehe auch:'' Widerstand (Bauelement .html"> (Liste elektronischer Bauteile), Impedanz .html"> (Supraleiter), Vorwiderstand .html"> (Eingangswiderstand), Dämpfungsfaktor .html"> (Innenwiderstand), Quellwiderstand .html"> (Außenwiderstand), Lastwiderstand .html"> (Abschlusswiderstand).
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