Elektrische Elemente/ Widerstand/ Definition

Widerstände sind elektrische Bauelemente mit einem definiertem elektrischen Widerstandsverhalten.

6 verschiedene Widerstände

Deutsches Schaltzeichen des einfachen Widerstandes

Ein idealer Widerstand besitzt eine frequenzunabhänige Strom-Spannungskennlinie. Als funktionale Analogie lässt sich eine Verjüngung in einem mit einem Medium durchflossenes Rohr bilden, wobei der Volumenfluss den elektrischen Strom und der Druck die elektrische Spannung repräsentiert.

Man unterscheidet zwischen linearen und nichtlinearen Widerständen.

Lineare Widerstände heißen auch ohmsche Widerstände und lassen sich mit dem ohmschen Gesetz $R={\frac {U}{I}}$ berechnen.

Bei nichtlinearen Widerständen existiert kein lineares Verhältnis zwischen Strom und Spannung. Das Ohmsche Gesetz in der üblichen Form ergibt den Widerstand unter den angegebenen Zusatzbedingungen, etwa der Temperatur. Ist der Widerstand spannungs- bzw. stromabhängig, so kann man zusätzlich den differentiellen Widerstand mit Hilfe des Differentialquotienten $R_{diff}={\frac {dU}{dI}}$ bestimmen.

Lineare Widerstände

Lineare Widerstände lassen sich nach dem ohmschen Gesetz berechnen. Das Ohmsche Gesetz lautet $U\sim I$. Daraus ergibt sich: ${\frac {U}{I}}=const$. Die Konstante bezeichnet man als R, den Widerstand. Dies gilt allerdings nur bei linearen Widerständen, die unter normalen Bedingungen (Zimmertemperatur und normalen Druck, p = 101,3 kPa) in einen Stromkreis geschaltet sind. Wenn die Temperatur zu hoch ist, sind sie temperaturabhängig (mehr dazu: Formeln).
Es gibt unterschiedliche Arten von linearen Widerständen, z.B. Drahtwiderstände oder Schichtwiderstände.

Nichtlineare Widerstände

Nichtlineare Widerstände

Nichtlineare Widerstände lassen sich nicht nach dem ohmschen Gesetz berechnen, da $U\nsim I$, was das Gegenteil vom Ohmschen Gesetz darstellt. Nichtlineare Widerstände sind von den physikalischen Umständen, wie Temperatur, angelegter Spannung, Licht, Magnetfeld sowie Druck, abhängig. So sieht auch der Zusammenhang, wenn man ihn in einem Diagramm darstellt und der Strom in Abhängigkeit von der Spannung dargestellt wird, anders aus. Der Graph sieht im Vergleich zu den linearen Widerständen, je nach verwendeten nicht linearen Widerstand, unterschiedlich aus. Bei den linearen ist es immer eine lineare Funktion. Bei den nichtlinearen ist es nie eine lineare Funktion. Es ist auch nie die gleiche Funktionsart. So lassen sich Varistoren mit einer Exponentialfunktion beschreiben, Kaltleiter lassen sich allerdings mit keiner Funktion beschreiben. Man kann bei Kaltleitern maximal in Abschnitte der Funktionen unterteilen und somit für bestimmte Temperaturen oder andere physikalische Größen Werte berechnen. Diese sind aber von dem verwendeten Widerstand abhängig.