Spezifischer Widerstand
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Verschiedene Materialien leiten den elektrischen Strom unterschiedlich gut, sie besitzen einen werkstoffspezifischen elektrischen Widerstand ρ. Der Widerstand R eines elektrischen Leiters wird im wesentlichen von 4 Größen beeinflusst:
- Material, d. h. Kupfer ist ein guter Leiter bzw.: Je besser der Leiter, desto kleiner der Widerstand.
- Querschnittsfläche A: Je größer der Querschnitt, desto kleiner der Widerstand.
- Länge l: Je länger ein Leiter, desto größer der Widerstand.
- Temperatur T: Der Widerstand ist temperaturabhängig, je nach Material unterscheidet man:
- Kaltleiter, d.h. der Widerstand nimmt bei Erwärmung zu (positiver Temperatur-Koeffizient, PTC, dies ist der "Normalfall" bei den üblichen Leiterwerkstoffen wie Kupfer). Anwendungsbeispiel: elektrische Widerstandsheizungen wie die Glühstiftkerze eines Dieselmotors
- Heißleiter, d.h. der Widerstand nimmt bei Erwärmung ab (negativer Temperatur-Koeffizient, NTC, dies ist bei besonderen Werkstoffen wie den Halbleitern Graphit oder Silicium der Fall). Anwendungsbeispiel: Temperatursensor
Bezieht man den spezifischen Widerstand auf eine bestimmte Temperatur (z. B. 20 °C), gilt zusammenfassend:
| R · A | ||
| ρ | = | ──── |
| l |
Übliche Einheiten sind Ω · m (durch Kürzung von Ω · m2/m) ODER Ω · mm2/m) = µΩ · m.
In der Praxis muss also genau auf die Einheit geachtet werden!
Beispiel: Kupfer als guter elektrischer Leiter hat den spezifischen Widerstand 0,017 Ω · mm2/m (= µΩ · m) ABER 1,7 · 10-8 Ω · m (= Ω · m2/m).
Der Kehrwert des spezifischen Widerstands ist die elektrische Leitfähigkeit.
Experimente
- NTC, Heißleiter: Bleistift, Papier, Lineal, Multimeter, ggf. IR-Thermometer
- PTC, Kaltleiter: Glühlampe, Heizplatte, Multimeter, ggf. IR-Thermometer
Weblinks
- Spezifischer Widerstand als Google-Suchbegriff
- Spezifischer Widerstand in der Wikipedia
- Spezifischer Widerstand hier in bs-wiki.de mit Google
- Spezifischer Widerstand als Youtube-Video
- Simulationsprogramm der Uni Colorado zur Veranschaulichung des spezifischen Widerstandes
- Virtuelles Experiment zum spezifischen Widerstand von Heiko Hauenstein
