Elektrische Leitungen bestehen aus Metall. In Metallen (Kupfer, Silber . . . ) sind die Atome positiv geladen und regelmäßig angeordnet. Man spricht deshalb von einem Metallgitter. Zwischen den positiven Ionen befinden sich frei bewegliche Elektronen. Wird Spannung angelegt, werden diese vom Minuspol abgestoßen und vom Pluspol angezogen.
Stromleitung in Metallen
Je leichter sich die Elektronen durch einen Draht bewegen können, umso kleiner ist sein Widerstand. Ein kurzer dicker Draht weist deshalb einen kleineren Widerstand auf als ein langer dünner. Aber auch das Material, aus dem der Draht besteht, und seine Temperatur spielen eine Rolle. Im Allgemeinen ist der Widerstand bei höherer Temperatur größer.
Einstellbaren Widerstände bestehen aus einer Widerstandsbahn und einem Schleifkontakt. Die Größe des wirksamen Widerstandes hängt davon ab, wo sich der Schleifkontakt befindet. Damit kann man zum Beispiel die Leistung eines Verbrauchers verändern.
Der Einfluss der Temperatur auf den Widerstand ist zum Beispiel bei einem Glühlämpchen erkennbar. Dazu messen wir den Widerstand eines kalten und eines heißen Glühfadens. Den Widerstand des kalten Glühfadens messen wir direkt mit dem Ohmmeter. Das geht beim heißen Glühfaden nicht, weil ja das Lämpchen an die Stromquelle angeschlossen werden muss. Wir messen daher die Spannung und die Stromstärke und berechnen daraus mithilfe des Ohm’schen Gesetzes den Widerstand.
Berechnung des Widerstandes im Fall 2: R = U : I = 3,69 : 0,31 = 11,9 W
Das Experiment zeigt, dass der Widerstand des Drahtes größer wird, wenn die Temperatur steigt.
In elektrischen Geräten sind Widerstände als Bauteile enthalten. Sie weisen aufgedruckte Farbringe auf, die die Größe des Widerstandswertes anzeigen. Das funktioniert nach folgendem System: erster Ring = erste Ziffer, zweiter Ring = zweite Ziffer, dritter Ring = Zahl der anzuhängenden Nullen. Der vierte, etwas weiter entfernte Ring gibt die Herstellungstoleranz an.
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