Widerstand als Bauteil & Leitwert

In der Ausbildung hast du bestimmt schon den einen oder anderen Widerstand überwunden, wenn du morgens früh aufstehen oder für eine Klassenarbeit lernen musstest. So einen Widerstand gibt es auch in der Elektrotechnik, nur ist es ein Bauteil, das sich dem elektrischen Strom entgegenstellt.

Aber was genau ist der Widerstand für ein Bauteil? Welche verschiedenen Arten gibt es? Und was hat der Leitwert mit dem Widerstand zu tun?

simpleclub hilft dir dabei, diesen Wissenswiderstand zu überwinden!

Widerstand als Bauteil & Leitwert einfach erklärt

Der Widerstand beschreibt die Eigenschaft eines elektrischen Leiters, wie stark dieser den elektrischen Strom hemmt. Den Widerstand kannst du dir als Hindernis vorstellen, der dem Stromfluss im Weg ist, wo dieser drumherum fließen muss. Der Gegenpart zum Widerstand ist der Leitwert. Er beschreibt, wie gut der elektrische Leiter leitet und hat somit ein umgekehrtes Verhältnis zum Widerstand. Der Leitwert hat das Formelzeichen G und Einheit S (Siemens).

Den Widerstand gibt es auch als Bauteil, um diesen gezielt in einer Schaltung, also in einem Stromkreis, einzusetzen und den elektrischen Strom zu hemmen. Um das Bauteil Widerstand herzustellen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Er kann aus einem Metalldraht oder aus einer Metall- oder Kohleschicht bestehen. Zudem gibt es Widerstände, die nicht nur einen bestimmten Widerstandswert haben, sondern auch Widerstände, die verstellbar sind und verschiedene Werte annehmen können. Diese einstellbaren Widerstände werden auch Potentiometer genannt.

Widerstände lassen sich durch drei Kenngrößen beschreiben.

• Der Bemessungswert, der aussagt wie stark der Widerstand den Strom hemmt.

• Die Toleranz, die angibt wie genau der Widerstand dem angegebenen Bemessungswert entspricht (Durch die Herstellung kann es zu Abweichungen kommen).

• Die Belastbarkeit, die – wie der Name schon sagt – darüber Auskunft gibt, wie Stark der Widerstand belastet werden darf.

Widerstand als Bauteil & Leitwert Definition

Widerstand als Bauteil & Leitwert Überblick

Mit dem Widerstand R wird die Fähigkeit eines elektrischen Leiters beschrieben, die den elektrischen Strom hemmt. Entgegengesetzt dazu gibt es die elektrische Leitfähigkeit G, die die Leitfähigkeit eines elektrischen Leiters beschreibt. Mit dem Widerstand wird zudem ein elektrisches Bauteil bezeichnet. Widerstände lassen sich in Festwiederstände und einstellbare Widerstände unterteilen. Festwiderstände werden nach ihrer Herstellung in Drahtwiderständen und Schichtwiderständen unterschieden. Gekennzeichnet werden Widerstände durch ihren Bemessungswert, die Toleranz und Belastbarkeit.

Leitwert

Der Leitwert G kennzeichnet die Leitfähigkeit eins elektrischen Leiters. Er beschreibt also wie gut ein Leiter den elektrischen Strom leitet. Als Einheit ist Siemens S festgelegt, die nach dem Deutschen Erfinder Werner v. Siemens (1816-1892) benannt ist. Der Leitwert steht in einem umgekehrten Verhältnis zum Widerstand. (umgekehrt proportional).

Widerstand als Bauteil

Festwiderstände werden in Draht- und Schichtwiderstände unterteilt.

Drahtwiderstände

Drahtwiderstände bestehen aus einem Metalldraht, der auf einen Keramikkörper aufgewickelt ist. Die Oberfläche kann glasiert, lackiert oder zementiert sein. Drahtwiderstände werden meistens für hohe Belastungen verwendet. Bei glasierten Drahtwiderständen kann die Temperatur an der Oberfläche bis zu 450 °C betragen.

Schichtwiderstände

Es gibt Kohleschicht-Widerstände und Metallschicht-Widerstände.

Kohleschicht-Widerstände bestehen aus einem Keramikkörper, auf den eine Kohleschicht aufgetragen wird, die 0,001\mu m$0,001\mu m$-10\mu m$10\mu m$dick ist. Der Bemessungswert wird hergestellt, indem eine Wendel in die Keramikschicht geschliffen wird. Die Kohleschicht wird mit Kunstharz versiegelt. Die Baugröße reicht bis 10$10$M\Omega$\Omega$. Bei Kohleschicht-Widerständen verringert sich der Widerstand mit zunehmender Temperatur. Sie werden bis zu Temperaturen von 150 °C eingesetzt.

Bei der Herstellung von Metallschicht-Widerständen wird ein Keramikkörper mit Metallschichten oder Metallpasten beschichtet. Die Metallschichten werden bei erhöhter Temperatur eingebrannt und mit einer Kunstharzschicht überzogen. Deshalb können Metallschicht-Widerstände bis zu einer Temperatur von 250 °C eingesetzt werden. Zudem vergrößert sich der Widerstandswert bei zunehmender Temperatur.

Einstellbare Widerstände

Einstellbare Widerstände werden auch als Potenziometer (Potentiometer) bezeichnet. Der Widerstand bei einem Potenziometer kann verstellt werden, indem ein Schleifer sich über eine Drahtwicklung oder Kohleschicht bewegt. Dabei bestimmt die Position des Schleifers den Widerstandswert.

Kenngrößen von Widerständen

Widerstände kennzeichnen sich durch Bemessungswert, Toleranz und Belastbarkeit.

Bemessungswert

Der Bemessungswert ist der Wert des jeweiligen Widerstands; angegebenen in \Omega$\Omega$. Er wird angegeben durch:

• Direkt aufgedruckte Werte (820\Omega$820\Omega$)
• Zahlen und Buchstaben (3R3=3,3k\Omega$3R3=3,3k\Omega$)
• Farbcode

Farbcode von Widerständen

Die verschiedenen Farbringe haben verschiedene Bedeutungen. Zum einen haben die verschiedenen Farben verschiedene Werte. Zum anderen haben die Farbringe durch die verschiedenen Positionen verschiedene Bedeutungen. Bei drei Farbringen sind die ersten beiden Farbringe die Zahl und der dritte ist die Dekade. Eine Toleranz ist nicht angegeben. Bei fünf Ringen stehen die ersten drei Ringe für die Zahl, der vierte für die Dekade und er letzte und fünfte Ring für die Toleranz.

Toleranz

Um Widerstände wirtschaftlich zu produzieren, werden nur für bestimmte Widerstandswerte Widerstände hergestellt, entsprechend der IEC-Normenreihe. Nach einer Normenreihe (E6,E12,E24...) werden eine bestimmte Anzahl von Widerständen pro Dekade (Zehnerpotenz) hergestellt. Eine Dekade entspricht Werten von 1 bis 10, 10 bis 100, 100 bis 1000 usw. E6 Reihe umfasst sechs Teile, also sechs Widerstände pro Dekade, und hat eine Toleranz von +/- 20 %:

Weitere Beispiele:

• E12: 12 Teile = 12 Widerstände pro Dekade (+/- 10 % Toleranz)
• E24: 24 Teile = 24 Widerstände pro Dekade (+/- 5 % Toleranz)

Belastbarkeit

Die Belastbarkeit von Widerständen ist in Watt W angegeben (z.B. 0,4 W, 2 W...). Die Belastbarkeit hängt vom Aufbau des Widerstands ab, also ob es sich z.B. um einen Drahtwiderstand oder um einen Schichtwiderstand handelt. Wenn die Belastbarkeit eines Widerstandes überschritten wird, kann die Erwärmung des Widerstandes zu einer Veränderung des Widerstandswerts oder zu einer Zerstörung des Bauteils führen.

Widerstand als Bauteil & Leitwert Zusammenfassung

Der Widerstand ist nicht nur durch die Eigenschaft von elektrischen Leitern gekennzeichnet, den elektrischen Strom zu hemmen, sondern auch ein Bauteil. Entgegengesetzt zum Widerstand, gibt es den Leitwert G, der in Siemens S angegeben wird und ein umgekehrtes Verhältnis (umgekehrt proportional) zum Widerstand hat. Der Leitwert G beschreibt die elektrische Leitfähigkeit eines Leiters.

Das Bauteil Widerstand gibt es als Festwiderstand und als einstellbaren Widerstand (Potenziometer). Festwiderstände können entweder Drahtwiderstände oder Schichtwiderstände sein. Drahtwiderstände bestehen – wie der Name schon sagt – hauptsächlich aus Metalldraht. Schicht Widerstände können aus einer Metallschicht oder aus einer Kohleschicht bestehen.

Gekennzeichnet wird der Widerstand durch den Bemessungswert, der in Ohm angegeben wird. Dieser Wert kann durch den aufgedruckten Wert, Zahlen und Buchstaben oder den Farbcode angegeben werden. Zudem ist er durch die Toleranz gekennzeichnet, die sich nach den verschiedenen IEC-Normenreihen (E6,E12,E24...) richtet und der Belastbarkeit, die in Watt W angegeben ist.