Ohmscher Widerstand
Anschaulich
Definition
Ein elektrischer Widerstand ist genau dann ein ohmscher Widerstand, wenn er unahbängig von der angelegten Spannung oder dem fließenden Strom immer denselben Wert hat. Der Graph der Stromstärke als Funktion der Spannung ergibt dann eine Ursprungsgerade.
Hintergrundwissen
Die obige Definition[1] ist zunächst rein theoretisch. Inwiefern zum Beispiel ein Metalldraht tatsächlich ein ohmscher Widerstand in diesem Sinne ist, muss man mit einem Versuch, also empirisch überprüfen. Legt man an einen Draht verschiedene Spannungen an, dann kann man für jede Spannung die Stromstärke messen. Der elektrische Widerstand ist dann definiert als das Verhältnis der momentanen Spannung zur momentanen Stromstärke, anschaulich: wie viel Spannung benötigt man für eine bestimmte Stromstärke. Je konstanter dieser Wert für verschiedene angelegte Spannung ist, desto eher verhält sich der Draht wie ein ohmscher Widerstand. Siehe auch unter elektrischer Widerstand ↗
Wie verhalten sich reale Drähte?
Die meisten Drähte - oder Bauteile an sich - ändern ihren elektrischen Widerstand je nach fließendem Strom. Sie sind damit keine perfekten ohmschen Widerstände. Ein Grund dafür ist, dass mit wachsender Stromstärke auch die Temperatur eines Drahtes steigt. Und mit der ansteigenden Temperatur ändert sich auch der elektrische Widerstand. Ebenso dehnen sich Metalle bei Erwärmung aus, was auch wiederum einen Einfluss auf den Widerstand hat. Die meisten Metalldrähte leiten Strom besser, wenn sie kalt sind und heißen entsprechend Kaltleiter ↗
Was ist Konstantan?
Konstantan ist Markenname für eine Legierung aus Kupfer (55 %), Nickel (44 %) und Mangan (1 %). Diese Legierung hat die Eigenschaft, über weite Spannungsbereiche einen gleichbleibenden, also konstanten, elektrischen Widerstand zu haben. Drähte aus Konstantan kommen damit einem Ohmschen Widerstand in der Realität sehr nahe. Siehe auch Konstantan ↗
Was sind Heiß- und Kaltleiter?
Es gibt Legierungen, bei denen der elektrische Widerstand mit zunehmender Temperatur immer größer wird. Umgekehrt gedacht: bei niedrigen Temperaturen leiten sie Strom am besten. Solche Materialien nennt man Kaltleiter. Ein Heißleiter hingegen hat einen umso niedrigeren elektrischen Widerstand, je heißer er ist.
Fußnoten
- [1] Spektrum Lexikon der Physik. Online. 15. Juni 2021. https://www.spektrum.de/lexikon/physik/ohmscher-widerstand/10623
