Widerstand for Dummies

Widerstand hört sich erstmal nach einer ungewollten Eigenschaft eines Bauteils an, doch er ist tatsächlich eine dringend benötigte Eigenschaft. Jeder Körper und jeder Gegenstand hat einen Widerstand. Ein Stück Draht hat einen niedrigen Widerstand, deshalb leitet er Strom gut. Ein Stück Holz hat im Gegenteil dazu einen relativ hohen Widerstand, deshalb leitet ein Holzbrett Strom nicht besonders gut. Mit Hilfe eines Widerstands kann der Strom­fluss manipuliert oder eine gewünschte Spannung eingestellt werden. Abstrakt gesprochen sind Isolator und Supraleiter die Extrembeispiele für einen elektrischen Widerstand. Der Isolator hat ideal einen unendlich hohen, der Supraleiter keinen Widerstand.

Der elektrische Widerstandswert wird in Ohm (Ω) angegeben. Dieser Wert wurde nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm benannt. Er hat auch das Ohmsche Gesetz definiert, das wir später kennenlernen. Hätte ein Stromkreis keinen Widerstand, wäre der in ihm fließende Strom unendlich hoch, was nicht möglich ist. Jeder Stromkreis hat, auch bei Kurzschluss, also dem direkten Ladungsaustausch zwischen Kathode und Anode der Spannungsquelle, mindestens noch deren Innenwiderstand zu überwinden.

Um den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand besser zu verdeutlichen, lässt sich ein Vergleich mit einem Wasserstrom durch einen Leitungsengpass ziehen.

Wenn der Durchmesser des Rohres kleiner wird, nimmt auch die Wassermenge ab, die während einer bestimmten Zeit hindurchfließen kann. Soll trotzdem die gleiche Menge an Wasser in der bestimmten Zeit den Engpass im Rohr passieren, so muss der Druck an der Eingangsseite erhöht werden. Klar oder? Der Druck an der Eingangsseite ist gleich der elektrischen Spannung, der Wasserstromfl­uss gleicht dem Strom und der Reibungswiderstand des Wasserrohres dem elektrischen Widerstand. Erhöht sich der Wasserdruck, fl­ießt mehr Wasser in der gleichen Zeit durch das Rohr. Dadurch, dass das Wasser das Rohr passieren muss, nimmt der Druck des Wassers ab, es gibt also einen Druckunterschied zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Rohres. Dieser Wasserdruckunterschied ist vergleichbar mit dem so genannten Spannungsabfall über einem elektrischen Widerstand. Der Strom muss den Widerstand nämlich passieren und wird dadurch von ihm gehemmt.

Die Eigenschaften Spannung, abgekürzt U, Strom, abgekürzt I und Widerstand, abgekürzt R stehen in einem strengen Zusammenhang. Nun kommen wir zum vorher erwähnten Ohmschen Gesetz! Es gilt die Beziehung: Spannung (U) ist gleich dem Produkt aus Strom (I) und Widerstand (R):
U=R * I
Einfaches Rechenbeispiel: Ein Stromfl­uss von 0,9A wird erreicht, wenn bei einem Widerstand von 10Ω eine Spannung von 9V anliegt. Kleine Info am Rand: Stromstärke wird in Ampere gemessen, Spannung in Volt.

Nächste Woche folgt dann der zweite Teil dieses Blogposts, der sich mit den unterschiedlichen Arten von Widerständen beschäftigen wird.