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1 - Definition:
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- eine elektrische Größe, die den Elektronenfluss im geschlossenen Stromkreis einschränkt und behindert
- Bezeichnung "Widerstand" ist eine Eigenschaft, aber auch bestimmte Bauteile zum Behindern des Elektronenflusses heißen so
(Englische Unterscheidung: "resistance" und "resistor)
- Verwendung in Elektrotechnik, um Stromfluss zu hemmen oder Spannung zu verringern
2 - Das Ohm'sche Gesetz
nach dem dt. Physiker Georg Simon Ohm (1789-1854)
- Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke bei verschiedenen Leitern
- Ohm erkannte die Proportionalität von Spannung und Stromstärke, also U und I
- Mit dem ohmschen Gesetz kann man für einen Stromkreis die wichtigsten Größen berechnen -> Spannung (U/Volt), Strom (I/Ampere) und Widerstand (Ohm)
Die Fomel lautet: U
R*I
Das sogenannte Ohmsche Dreieck: Hält man mit dem Finger die Größe zu, die man sucht, so zeigen die zwei übrig gebliebenen Größen die Formel an.
Bsp.: Widerstand. Gesucht: R (schreibe das Dreieck an die Tafel, halte R zu) die Folge:
Man sieht U / I - die Formel zur berechnung des elektrischen widerstands ist: R = U/I
3 - Formales:
- Formelzeichen: R
- Einheit: 1 Ohm = 1 W (griechischer Buchstabe Omega)
- (nach Physiker Ohm)
- R= U/I (Widerstand ist also Quotient aus Spannung und Stomstärke)
- 1W= 1V/1A
- 1 Kiloohm = 1 kW = 1000 W
- 1 Megaohm = 1 MW = 1 000 000 W
4 - Vergleich:
Stromfluss - Bach
- wenn in Bach keine Baumstämme o.ä. ungehinderter Wasserfluss (Widerstand gering)
- liegt ein Baumstamm, Wasser muss drumherum (Widerstand hat sich erhöht)
- je mehr Baumstämme, desto mehr Behinderung
5 - Einfluss von Temperatur auf Widerstand
- Bei metallischen Leitern, deren Temperatur beim Durchfließen des Stroms konstant bleibt, gilt das Ohmsche Gesetz:
à Also, Spannung U bei konstanter Temperatur ist proportional zum elektrischen Strom mit der Stromstärke I
- Allgemein gilt: Widerstand von Metallen steigt mit wachsender Temperatur.
Widerstand von Nichtmetallen sinkt.
Beispiel: Kupferdraht, Temperaturerhöung von 20° auf 120°c = Erhöung des elektrischen Widerstandes um etwa 400%.
Erklärung:
Kupfer gehört zu den Leitern, die im kalten Zustand besser leiten als im erwärmten Zustand
à sog. Kaltleiter
- Vergrößerung des elektrischen Widerstandes bei steigender Temperatur
Auch genannt: PTC-Widerstand, (positive temperature coefficient)
positiver Temperaturkoeffzient
- Gegenteil von Kaltleiter: Heißleiter (auch NTC-Widerstände), die bei höheren Temperaturen besser leiten, d.h. bei Anstieg der Temperatur Verkleinerung des Widerstandes
6 -Halbleiter:
- z.B. Konstantan (Gemisch aus Kupfer und Nickel)
- Widerstand hängt praktisch nicht von Temperatur ab (nur sehr kleine Widerstandsänderung) à fast temperaturunabhängig
-
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7 -à U-I-Diagramm (Folie)
- für jeden Leiter eine Kurve (U-I-Kennlinie)
- Konstantandraht und Eisendraht, Stromstärke proportional zur Spannung
5 - Einfluss von Temperatur auf Widerstand
- Bei metallischen Leitern, deren Temperatur beim Durchfließen des Stroms konstant bleibt, gilt das Ohmsche Gesetz
- besagt, dass Spannung U bei konstanter Temperatur proportional zum elektrischen Strom mit der Stromstärke I ist
- D.h. Regel U~I gilt nur bei konstanter Temperatur
- Allgemein gilt: Widerstand von Metallen steigt mit wachsender Temperatur.
Widerstand von Nichtmetallen sinkt.
Beispiel: Kupferdraht, Temperaturerhöung von 20° auf 120°c = Erhöung des elektrischen Widerstandes um etwa 400%.
Erklärung:
Kupfer gehört zu den Leitern, die im kalten Zustand besser leiten als im erwärmten
à sogenannter Kaltleiter
- Vergrößerung des elektrischen Widerstandes bei steigender Temperatur
Auch genannt: PTC-Widerstand, (positive temperature coefficient)
positiver Temperaturkoeffzient
- Gegenteil von Kaltleiter: Heißleiter (auch NTC-Widerstände), die bei höheren Temperaturen besser leiten, also einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten haben
6 -Halbleiter:
- z.B. Konstantan (Gemisch aus Kupfer und Nickel)
- Widerstand hängt praktisch nicht von Temperatur ab (nur sehr kleine Widerstandsänderung) à fast temperaturunabhängig
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