Elektrotechnik Grundlagen 1 - Otto-von-Guericke-Universität ...

Widerstand
U
=
I
ρ ⋅ l l
R = =
A κ ⋅ A
Definitionsgleichung (Ohmsches Gesetz) R [ Ω]
Bemessungsgleichung
ρ = 1 / κ
Wobei ρ [ Ωmm2 /m] den spezifischen Widerstand bzw. κ [ S m/mm2 ] die spezifische Leitfähigkeit
des jeweiligen Materials darstellt.
Leitwert G = 1/ R [ S ] [Siemens] [ 1/Ω]
Wie das Ohmsche Gesetz darlegt stellt der Widerstand R den Proportionalitätsfaktor zwischen Strom
und Spannung dar. Bei konstantem Widerstand ergibt sich eine lineare (Ursprungsgerade) Strom -
Spannungskennlinie. Bei vielen technischen Anwendungen ergeben sich aber nichtlineare
Zusammenhänge zwischen Strom und Spannung:
I
Lichtbogen
I
Brennspannung
Zündspannung
U
U
ohmscher Widerstand Glühkatode
I
I
Polarisationsspannung
Galvanisches Bad
U
U
I
Glühwendel
I
Gleichrichter
Vorlesung Elektrotechnik 1 Strom - Spannungskennlinien
Weise
Für die Berechnungen in Kreisen mit nichtlinearen Widerständen kann um die Anwendung des
Ohmschen Gesetzes zu ermöglichen eine Linearisierung der jeweiligen Widerstandskennlinie in den
interessierenden Bereich erfolgen.
z.B. bei der Temperaturabhängigkeit ohmscher Widerstände so:
ρ = ρ 20 (1 1 + α 20 ( θ − 20 20ο C ))
damit gilt für R: Rθ = R20 ( 1 + α 20 ( θ − 20oC ))
Es wird der jeweilige temperaturabhängige Widerstand Rθ durch Linearisierung der Kennlinie in
einem bestimmten Bereich ( hier im Raumtemperaturbereich ) mittels des jeweiligen
Temperaturbeiwertes α berechnet.
α 20 ca. 0,4 %/grad für alle Nichtferromagnetika (Metalle)
α 20 ca. 0,6 %/grad für alle Ferromagnetika (Metalle)
Einige Legierungen wie z.B. Konstantan oder Manganin besitzen Temperaturbeiwerte nahe Null;
Halbleiterwerkstoffe und Kohlenstoff haben sogar negative Temperaturbeiwerte. ( Letzteres bedeutet,
daß sich der Widerstand mit höher werdender Temperatur verringert.)
Leistung und Energie
Der Energiesatz als eines der fundamentalsten Gesetze der Physik besitzt auch für die
Energieumwandlung in elektrischen Systemen Gültigkeit. Er lautet:
W = ΣWν= konst.
U
U
6