Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-03)
1 Wie sieht er aus?
Ein Widerstand ist meist ein kleines zylindrisches oder quaderförmiges Bauelement mit zwei Anschlüssen. Typisch sind die farbigen Ringe auf bedrahteten Kohleschicht- oder Metallschichtwiderständen, die den Widerstandswert codieren. SMD-Widerstände (Surface Mounted Device) erscheinen als kleine rechteckige Bausteine mit Zahlenaufdruck. Drahtwiderstände können größer und in Keramikgehäusen eingebettet sein, um höhere Leistungen zu vertragen.
Verstellbare Widerstände (Potentionmeter) haben eine Stellschraube, einen Schieber oder Drehknopf und drei Anschlüsse (Anfang, Ende, Mittelabgriff).
Widerstände
Widerstandsmessung mit Multimeter
2 Was kann er?
Der Widerstand begrenzt Strom, teilt Spannungen auf (Spannungsteiler), wandelt elektrische Energie in Wärme um (Heizwiderstand) und dient in Schaltungen als Last-, Abgleich- oder Schutzbauteil. Widerstände sind Grundelemente in fast allen elektronischen und elektrotechnischen Geräten.
3 Wie funktioniert er?
Der Widerstand nutzt den elektrischen Widerstand eines Materials. Der Stromfluss wird durch den spezifischen Widerstand des Materials begrenzt.
- Bei Kohle- oder Metallschichtwiderständen wird ein leitfähiger Film spiralförmig eingeschnitten. Das reduziert den Leiterquerschnitt und verlängert den Stromweg.
- Bei Drahtwiderständen wird ein dünner Draht aus Widerstandsmaterial (z. B. Konstantan) aufgewickelt. Der lange Stromweg durch den dünnen Leiterquerschnitt begrenzt den Stromfluss.
- In SMD-Widerständen wird dieser Effekt durch dünne Schichten leitfähigen Materials auf Keramiksubstraten erzielt.
- An Messwiderstände (Shunts) fällt eine Spannung ab, die nach dem Ohm’schen Gesetz proportional zur Stromstärke ist. So können Ströme gemessen werden, ohne den Stromfluss zu behindern.
4 Wie sieht er von innen aus?
- Kohleschicht- und Metallschichtwiderstände: ein Trägerstab mit aufgebrachter dünner Schicht aus leitfähigem Material, spiralförmig eingeschnitten zur Einstellung des Werts, Anschlussdrähte an den Enden.
- Drahtwiderstände: aufgewickelter Draht aus Widerstandsmaterial (z. B. Konstantan) auf einem Keramikkörper, oft mit Schutzlack oder Gehäuse.
- SMD-Widerstände: dünner Widerstandsfilm zwischen zwei Kontaktflächen auf Keramiksubstrat.
- Dehnmessstreifen: eine feine, mäanderförmig angeordnete Leiterbahn auf einem Träger, deren Widerstand sich bei Dehnung oder Stauchung messbar verändert.
5 Welche Rolle spielt er in der Lehre?
Der Widerstand ist das einfachste Bauelement der Elektrotechnik und Grundlage vieler Berechnungen. In der Lehre wird er für das Ohm’sche Gesetz, den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Leistung sowie als Beispiel für Ersatzschaltbilder genutzt. Widerstände sind auch Bestandteil praktisch aller Laboraufbauten.
6 Welche Rolle spielt er in der Praxis?
Widerstände finden sich in praktisch jeder elektrischen und elektronischen Schaltung: als Strombegrenzer (z. B. für LEDs), als Spannungsteiler, als Pull-up- oder Pull-down-Widerstände in Digitalschaltungen oder als Leistungswiderstände in Antrieben.
Praktisch wichtig sind:
- E-Baureihen (z. B. E6, E12, E24, …): Normreihen für verfügbare Widerstandswerte, abgestuft nach prozentualen Teilungen der Dekade.
- Toleranzen: Typisch sind ±20 % (E6), ±10 % (E12), ±5 % (E24) oder ±1 % (E96). Moderne Präzisionswiderstände erreichen bis ±0,1 %.
- Belastbarkeit: Widerstände sind nur bis zu einer bestimmten Verlustleistung spezifiziert (z. B. 0,25 W bei kleinen bedrahteten Typen). Eine Überschreitung führt zu Überhitzung und Ausfall.
- Funktionswiderstände: Dazu gehören Dehnmessstreifen (DMS), die ihren Widerstand bei mechanischer Verformung ändern. Sie werden in der Messtechnik eingesetzt, um Kräfte, Drücke oder Dehnungen zu erfassen und finden breite Anwendung im Maschinenbau, in der Fahrzeugtechnik und in Waagen.
Farbtabelle
Anhand der aufgebrachten Farbringe lassen sich die Kennwerte von Widerständen aus der Tabelle ablesen.
E-Baureihen
Schreibweise:
| Reihe | typische Toleranz | normierte Werte (1,0–9,1) |
|---|---|---|
| E6 | ±20 % | 1,0 · 1,5 · 2,2 · 3,3 · 4,7 · 6,8 |
| E12 | ±10 % | 1,0 · 1,2 · 1,5 · 1,8 · 2,2 · 2,7 · 3,3 · 3,9 · 4,7 · 5,6 · 6,8 · 8,2 |
| E24 | ±5 % | 1,0 · 1,1 · 1,2 · 1,3 · 1,5 · 1,6 · 1,8 · 2,0 · 2,2 · 2,4 · 2,7 · 3,0 · 3,3 · 3,6 · 3,9 · 4,3 · 4,7 · 5,1 · 5,6 · 6,2 · 6,8 · 7,5 · 8,2 · 9,1 |
| Beispiel: |
Symbolik
- Kennbuchstabe in Schaltplänen: R
Die Markierung an den Anschlüssen (Kringel und Quadrat) und die Darstellung des Widerstandswertes sind nicht standardisiert. Hier gehören sie zur Darstellung in iCircuit.
Berechnungen
- Ohmsches Gesetz
- Reihen- und Parallelschaltung
- Verlustleistung