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Das Ohmsche Gesetz - Grundlagen Elektrizitätslehre

Allgemeines:

Das Ohmsche Gesetz ist eine der elementarsten "Gesetze" in der Elektronik und verknüpft die physikalischen Größen Strom, Spannung und Widerstand miteinander. So lassen sich in einem Stromkreis Strom, Spannung oder Widerstand berechnen, wenn mindestens zwei Größen bekannt sind. Ohne das Ohmsche Gesetzes ist das Verständnis von Stromkreisen (und damit die Grundlagen der Elektronik) kaum möglich.
 

Das Ohmsche Gesetz:

Das Ohmsche Gesetz wurde im 19 Jhd von Georg Simon Ohm experimentell nachgewiesen. Georg Simon Ohm wies in seinen Experimenten den Zusammenhang zwischen der an einem Leiter anliegenden Spannung U und der elektrischen Stromstärke I (dies lässt sich in Schulversuchen nachstellen, indem man in einem geschlossenen Stromkreis die Spannung variiert und die Stromstärke I miss. Anschließend trägt man die Messwerte in ein U-I-Diagramm. Der entsprechende Graph zeigt einen linearen Zusammenhang).


Das Ohmsche Gesetz postuliert, dass die Stromstärke I und die Spannung U zwischen den Enden des Leiters direkt proportional sind, und dem Widerstand R entsprechen. Dieser Zusammenhang ist in folgender Formel (Ohmsches Gesetz wiedergegeben).

Je nachdem, welche Größe gesucht ist, kann man die Formel umstellen (z.B. U = R·I). Dies gilt aber nur, wenn bei "Versuchsdurchführungen" die Temperatur konstant gehalten wird (jeder metallische Leiter verändert seinen "Innenwiderstand" bei Temperaturänderung). Der Quotient U : I  (Spannung : Stromstärke) wird als (elektrischer) Widerstand bezeichnet.
 

Anmerkung:

Das Ohmsche Gesetz gilt nur für ohmsche Widerstände, d.h. Strom und Spannung in einem Stromkreis (an Bauteilen) müssen einen linearen Zusammenhang aufweisen. Für die meisten Widerstände gilt das Ohmsche Gesetz. Leider gibt es aber neben den "normalen" (ohmschen) Widerständen auch induktive Widerstände (z.B. Spulen) oder kapazitive Widerstände (z.B. Kondensatoren). Im Unterschied zu normalen Widerständen tritt bei einem induktiven oder einem kapazitiven Widerstand eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Stromstärke auf. Aus diesem Grund kann man leicht herausfinden, ob es sich um einen ohmschen Widerstand handelt, oder nicht, denn aus dem Ohmschen Gesetz heraus lässt sich ableiten: Bei einem ohmschen Widerstand verlaufen Spannung und Stromstärke zeitlich gleich.

Bei metallischen Leitern gilt: solange man die Temperatur konstant lässt, ist die Spannung proportional zur Stromstärke (also das Ohmsche Gesetz). Ändert man aber die Temperatur des Leiters, ändert sich auch der Widerstand.


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