Ohmscher Widerstand
Englisch: ohmic resistance
Der Anteil des Scheinwiderstands oder der Impedanz eines Stromkreises, der nur von den Abmessungen der Leiter, ihrer Temperatur und dem Material abhängt, aus dem sie bestehen.
Ohmscher Widerstand: die reine elektrische Reibung in einem Leiter
Ohmscher Widerstand ist die Behinderung des Stromflusses, die sich aus den Materialeigenschaften und der Geometrie eines Leiters selbst ergibt, unabhängig von Frequenz oder äußeren Feldern. Er folgt direkt dem Ohmschen Gesetz: Der Spannungsfall über einem Widerstand entspricht dem Strom multipliziert mit seinem Widerstandswert, gemessen in Ohm. Das ist der Basiswiderstand, dem man in Gleichstromkreisen begegnet, und die Widerstandskomponente, die in Wechselstromkreisen bei allen Frequenzen auftritt.
Der Widerstand eines beliebigen Leiters hängt von drei Faktoren ab: dem spezifischen Widerstand (eine Materialeigenschaft, typischerweise in Ohm-Meter angegeben), der Länge des Leiters und seiner Querschnittsfläche. Der Widerstand entspricht dem spezifischen Widerstand mal Länge geteilt durch die Fläche. Kupfer bei 20 Grad Celsius hat einen spezifischen Widerstand von etwa 1,7 mal 10 hoch minus 8 Ohm-Meter; Aluminium etwa 2,8 mal 10 hoch minus 8. Temperaturänderungen verändern den spezifischen Widerstand: Der Widerstand nimmt bei Standardmetallen um etwa 0,3 bis 0,6 Prozent pro Grad Celsius zu, weshalb große Kabel und Hochleistungswiderstände thermische Effekte berücksichtigen müssen.
In Wechselstromkreisen unterscheidet sich ohmscher Widerstand von anderen Arten der Strombehinderung. Induktive und kapazitive Reaktanz behindern ebenfalls den Strom, speichern und geben Energie aber ab; ohmscher Widerstand gibt sie als Wärme ab. Die Gesamtimpedanz eines Schaltkreises kombiniert diese, aber nur der ohmsche Widerstand trägt zu echten Leistungsverlusten bei. Diese Unterscheidung ist wichtig bei der Berechnung von Leistungsfaktor, Wirkungsgrad und thermischer Belastung in Motoren, Transformatoren und Übertragungsleitungen.
Wo ohmscher Widerstand am meisten zählt
Die Kabelauslegung in der Stromverteilung ist die unmittelbarste Anwendung. Ein unterbeamter Leiter, der hohen Strom führt, hat übermäßigen ohmschen Widerstand, was zu Spannungsfall und gefährlicher Erwärmung führt. Ein 50 Quadratmillimeter Kupferkabel bei 20 Grad Celsius hat ungefähr 0,00036 Ohm pro Meter; eine Reduzierung auf 10 Quadratmillimeter erhöht das auf 0,0018 Ohm pro Meter. Bei langen Leitungsabschnitten ergeben sich aus dieser Differenz erhebliche Verluste. Ebenso können Kontaktwiderstandswerte an Anschlüssen und Verbindungsstellen unerwartet große ohmsche Verluste verursachen, wenn Korrosion oder schlechter Oberflächenkontakt auftritt.
Der Begriff ohmsch existiert speziell, um diese reine Widerstandskomponente von der Impedanz allgemein zu unterscheiden, welche auch reaktive Anteile einschließt. In älteren Fachbüchern trifft man auf echter Widerstand in der gleichen Bedeutung. Das Verständnis von ohmschen Widerstand allein ist notwendig, aber nicht ausreichend für die Analyse von Wechselstromkreisen; man muss auch den Skin-Effekt berücksichtigen (Stromkonzentration an der Oberfläche bei hohen Frequenzen, was den effektiven Widerstand erhöht) und parasitäre Induktivität, von denen keine ohmscher Widerstand ist, aber beide beeinflussen die in der Praxis auftretende echte Impedanz.