Widerstand, Strom und Spannung (Ohm)
Ein Elektroniker kommt nicht weiter, ohne den Zusammenhang zwischen Widerstand, Strom und Spannung zu kennen. Er muss einige Formeln kennen und anwenden können. Ebenso wichtig ist es, dass er intuitiv beurteilen kann, wie diese drei Größen zusammenhängen. Dieses intuitive Vorgehen muss auf Erfahrung beruhen. Dazu gehört das Anwenden von Formeln.
Das Schaltbild
Wir haben einen Widerstand R, an dem eine Spannung U abfällt und durch den ein Strom I fließt.
Regeln
- Wenn der Widerstand größer wird, wird der Strom bei gleicher Spannung kleiner.
- Umgekehrt, wird der Strom größer, wenn der Widerstand kleiner wird.
- Wird der Widerstand größer, so wird bei gleichem Strom die Spannung am Widerstand größer.
- Umgekehrt, wird die Spannung kleiner, wenn der Widerstand kleiner wird.
- Wird der Strom durch den Widerstand größer, wird die Spannung am Widerstand größer.
- Umgekehrt, wird der Strom durch den Widerstand kleiner, wird die Spannung am Widerstand kleiner.
- Steigt die Spannung am Widerstand, steigt auch der Strom durch den Widerstand.
- Umgekehrt, fällt der Strom, wenn die Spannung kleiner wird.
- Soll bei einer Spannung ein größerer Strom fließen, wird ein kleinerer Widerstand benötigt.
- Umgekehrt, soll kleinerer Strom fließen, wird ein größerer Widerstand benötigt.
Faustregel
Wir können Ursache und Wirkung umkehren. Wir können auch steigt gegen fällt tauschen.
Formeln
Ohmsches Gesetz
Die obigen Regeln geben nur einen qualitativen Zusammenhang (größer, kleiner usw.) wieder. Wir können auch Widerstand, Strom und Spannung berechnen. Wenn zwei der drei Größen bekannt sind, können wir die dritte berechnen.
Strom berechnen
I = U / R
Spannung berechnen
U = R * I
Widerstand berechnen
R = U / I
Diesen Zusammenhang hat Georg Simon Ohm vor zweihundert Jahren entdeckt. Ihm zu Ehren nennen wir ihn das Ohmsche Gesetz.
Leistung am Widerstand
Die Leistung P am Widerstand ist
Leistung berechnen
P = U * I P = U * U / R P = I * I * R
Maßeinheiten
Die obigen Formeln gelten für
Strom | in Ampere, A |
Spannung | in Volt, V |
Widerstand | in Ohm, Ω |
Leistung | in Watt, W |
Wir kennen auch Abkürzungen für die Einheiten:
Widerstand
1kΩ = 1000Ω 1MΩ = 1000000Ω = 1000kΩ
Spannung
1kV = 1000V 1mV = 0,001V 1V = 1000mV
Strom
1kA = 1000A 1mA = 0,001A = 1000µA 1µA = 0,000001A = 0,001mA 1A = 1000mA = 1000000µA
Leistung
1kW = 1000W 1mW = 0,001W = 1000µW 1µW = 0,000001W = 0,001mW 1W = 1000mW = 1000000µW
Die Formeln sind einfach, wenn die folgenden vier Maßeinheiten zusammen verwendet werden.
I | R | U | P |
A | Ω | V | W |
mA | kΩ | V | W |
µA | MΩ | V | W |
mA | Ω | V | mW |
µA | Ω | V | µW |
A | Ω | mV | mW |
Beispiele
- Berechnung des Messwiderstands einer elektronischen Sicherung
Gültigkeit der Formeln
Der alte Ohm hat bereits darauf hingewiesen, dass seine Formeln nicht für alle Widerstände gelten.
Wir machen es umgekehrt und nennen die Widerstände, die den obigen Formeln entsprechen, ohmsche Widerstände.
Es gibt Widerstände, die den Ohmschen Formeln in keiner Weise entsprechen. Diese Widerstände werden als spannungsabhängige Widerstände (VDR) oder Varistoren bezeichnet. Für Varistoren gelten die Formeln nicht, wohl aber die Regeln.
Andere Widerstände sind von anderen Größen abhängig, z.B. von Licht und Temperatur.