Elektrischer Widerstand – Definition, Bedeutung und Berechnung

Bei dem elektrischen Widerstand handelt es sich um ein Hindernis für den elektrischen Strom. Er gibt an, wie viel Spannung notwendig ist, damit ein bestimmter elektrischer Strom durch den Widerstand fließt.
Der elektrische Widerstand besitzt das Formelzeichen und wird in der Einheit Ohm () angegeben.

In der Physik wird der Begriff elektrischer Widerstand auf zwei verschiedene Weisen genutzt. Zum einen gibt es den elektrischen Widerstand als Bauteil und zum anderen den elektrischen Widerstand als physikalische Größe.

• Elektrische Widerstände als Bauteile
  In der Elektrotechnik werden Bauteile, die den elektrischen Stromfluss in einem Stromkreis begrenzen sollen, als Widerstände bezeichnet.

• Elektrische Widerstände als physikalische Größe
  Wie stark ein Bauteil den Stromfluss hemmt, wird ebenfalls als Widerstand bezeichnet. Hierbei handelt es sich aber um den elektrischen Widerstand als physikalische Größe.

Hinweis: Häufig wird das Wort elektrisch weggelassen und nur von einem Widerstand gesprochen.

Man unterscheidet Widerstände in feste Widerstände und variable Widerstände.

Feste Widerstände

• Sie besitzen einen festgelegten Widerstandswert.
• Widerstandswert ist auf dem Widerstand aufgedruckt.
• Sie sind weitverbreitet.

Variable Widerstände

• Widerstandswert kann durch einen Regler eingestellt werden.
• Sie besitzen Unsicherheiten und sind dadurch weniger weit verbreitet.

Normalerweise besteht ein Widerstand aus einem isolierten Porzellankörper. Dieser ist mit einer dünnen Kohle- oder Metallschicht und einem Schutzlack überzogen. Der Lack von Kohleschichtwiderständen ist meist ockerfarben und der von Metallschichtwiderständen blau. So kann die Art des Widerstands von außen bereits erkannt werden. 

Im Schaltplan wird ebenfalls das Ohm als Symbol für den Widerstand verwendet. Bei dem Schaltzeichen eines Widerstands handelt es sich allgemein um ein Rechteck. 

Beispiele für die Anwendung von Widerständen als Bauteile sind:

• Begrenzung des elektrischen Stroms
• Aufteilung des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung in der Schaltung
• Erzeugung eines definierten Spannungsabfalls bei einer gegebenen Stromstärke
• Umwandlung der elektrischen Energie in Wärmeenergie

Neben den Widerständen als Bauteile gibt es auch einen Widerstand in jedem elektrischen Messgerät und jeder Spannungsquelle. Hierbei sprechen wir vom Innenwiderstand . Dieser fasst alle Verluste innerhalb des Bauteils zusammen. So wird unter anderem der Messwert bei Messgeräten durch den Innenwiderstand beeinflusst.

Bei konstanter Temperatur gilt für einen metallischen Leiter das ohmsche Gesetz. Es beschreibt den Zusammenhang zwischen der Spannung , der Stromstärke und dem ohmschen Widerstand und lautet:

Den Spannungsabfall können wir also als Produkt aus dem Widerstand und dem Strom berechnen. Daraus folgt die Formel für den elektrischen Widerstand:

Die Stromstärke wird in der Einheit Ampere () und die Spannung in der Einheit Volt () angegeben.

Beachte: Die Spannung bezeichnet nicht etwa die Spannung, die eine Stromquelle liefert, sondern den Spannungsabfall über dem Bauteil. Bei der Stromstärke handelt es sich hier um den elektrischen Strom, der durch das Bauteil fließt.

Den elektrischen Widerstand von Drähten können wir auch mithilfe ihrer Geometrie berechnen:

Dabei ist:

• : der spezifische Widerstand
• : die Länge des Drahts
• : die Querschnittsfläche des Drahts

Bei dem spezifischen Widerstand handelt es sich um eine temperaturabhängige Materialkonstante. Bei Silber und Kupfer handelt es sich um gute elektrische Leiter, sie besitzen einen geringen spezifischen Widerstand. Isolatoren sind keine guten elektrischen Leiter und besitzen einen sehr hohen spezifischen Widerstand.

In einem Stromkreis können mehrere Widerstände eingebaut sein. Die Berechnung des Gesamtwiderstands hängt davon ab, ob es sich um eine Reihen- oder um eine Parallelschaltung handelt. Dabei ist jeweils entscheidend, wie die Widerstände zueinander geschaltet sind.

Sind die Widerstände in Reihe geschaltet, müssen sie lediglich addiert werden, um den Gesamtwiderstand zu erhalten:

Das steht hierbei für die Anzahl. Hast du Widerstände, dann ist und du addierst alle Widerstände miteinander.

Bei einer Parallelschaltung müssen hingegen die Kehrwerte der Widerstände addiert werden:

Im Anschluss müssen wir den Kehrwert der Summe bilden, um den Gesamtwiderstand zu erhalten.