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Physik · Elektrizitätslehre
Der elektrische Widerstand als Bauteil: R = U/I in Ohm, Leitwert in Siemens, die I-U-Kennlinie des ohmschen Leiters, nichtohmsche Bauteile, Kurzschluss und die Temperaturabhängigkeit bei PTC und NTC.
Ein ohmscher Widerstand hat bei jeder Spannung denselben Wert R = U/I. Seine Kennlinie ist eine Gerade durch den Ursprung.
Der Widerstand R misst, wie stark ein Bauteil den Strom bremst. Mikroskopisch stoßen die Elektronen an die Gitterionen, ihre Energie wird dabei zu Wärme. Im Wechselstrom gilt derselbe Wert, der ohmsche Widerstand hängt nicht von der Frequenz ab.
R = U / I1 Ω = 1 V/A = 1 kg·m²/(A²·s³)
Der Kehrwert heißt Leitwert G = 1/R, die Einheit ist Siemens (S = 1/Ω). Großer Widerstand heißt kleiner Leitwert. Für Drähte gilt R = ρ·l/A. → Ausführlich in: Elektrische Leiter
Ein Bauteil ist ein ohmscher Leiter, wenn R bei allen Spannungen konstant bleibt (bei konstanter Temperatur). Dann ist I proportional zu U. Eine Parabel oder Kurve mit Knick gehört zu einem nichtohmschen Bauteil wie Glühlampe, Diode oder Heißleiter.
Die Steigung der Geraden liest du so ab:
| Achsen | Steigung |
|---|
| I über U | 1/R = G | flachere Gerade |
| U über I | R | steilere Gerade |
Bei Metallen steigt R mit der Temperatur: Die Gitterionen schwingen stärker und lenken die Elektronen häufiger ab. Sie leiten kalt besser und heißen Kaltleiter (PTC). Bei Halbleitern sinkt R mit der Temperatur, weil Wärme mehr Ladungsträger freisetzt. Sie heißen Heißleiter (NTC).
Folge: Erwärmt sich ein Metalldraht an fester Spannung, sinkt sein Strom.
Die Leistung am Widerstand ist P = I²·R. → Ausführlich in: Elektrische Leistung und Arbeit
Bei einem Kurzschluss überbrückt eine niederohmige Verbindung den Verbraucher. R geht gegen null, der Strom wird sehr groß, und die Leitung kann glühen.
Interaktive Darstellung
Deine AufgabeLies aus der Steigung der I(U)-Kennlinie den Widerstand R ab und sage voraus, wie sich der Strom bei Verdopplung von U verhält. Begründe, warum die Ursprungsgerade einen ohmschen Leiter kennzeichnet.
