Warum braucht man Stromstärke (I), um den Widerstand anzugeben?
Wir haben gelernt, dass R = U/ I oder eben [R] = V/ A aber ich verstehe nicht, wieso man den Widerstand, also wie stark sich ein Leiter dem elektrischen Strom widersetzt abhängig von der Stromstärke angeben muss?
Würde es nicht reichen zu sagen, um wie viel die Spannung abnimmt?
4 Antworten
Das kommt darauf an, was man wissen möchte.
In der Haushaltselektrik wo man immer 230V hat und die Sicherungen bis 16A an Strom zulassen sollen, da interessiert nur wie viel Spannung verloren geht, also ab wann ein Kabel zu dünn oder zu lang ist.
Hier hat man dann sozusagen nur verschiedene Minimum Querschnitte für bestimmte Längen die man beachten muss.
Bei fast allem anderen muss man schon mehr wissen.
Wenn man jetzt nur sagt "Ich bremse mein Auto um 20km/h ab", dann weiß man gar nichts darüber was ich gerade mit meinem Auto mache. Steht das jetzt oder fährt das immer noch 180 Sachen?". Das ist dann so als wenn man sagt, dass "3V gehen verloren". Was bedeutet das? Beim Auto, komme ich dann nur 5 Minuten später oder komme ich gar nicht mehr an. Und beim Strom weiß man nicht, wie viel da verloren geht. Und wenn man unterschiedliche Spannungen oder Ströme auf dem Kabel hat, dann ist die Aussage, dass man mal 3V weniger gemessen hat noch viel weniger aussagekräftig.
Weiß man den Widerstand des Kabels, dann kann man ausrechnen was in welchem Fall passieren wird. Also ob die Leitung "stark" genug ist oder nicht und ob das angeschlossene Gerät noch genug bekommt.
Und Widerstände werden in elektronischen Schaltungen viel benutzt um Spannungen in Strom umzuwandeln und umgekehrt bzw. um Ströme zu begrenzen.
Als Beispiel hat man z.B. ein Amperemeter. Digitalanzeigen können nur Spannungen messen, keine Ströme. Möchte man Ampere anzeigen, braucht man einen Widerstand der den Strom in eine messbare Spannung umwandelt. Hier muss man dann ganz genau wissen wie viel Strom in wie viel Spannung umgewandelt wird.
Richtig. Der Widerstand sagt, viel Viel Volt pro Ampere abfallen werden. Und Strom mal Spannung ist Leistung. Also kann man auch sagen, wie viel Leistung pro Ampere im Kabel verloren geht. Oder eben wie viel Spannung und dann kann man heraus finden ob das angeschlossene Gerät noch genug Leistung bekommen kann ohne unter seine Mindestspannung zu geraten.
Der Einfachste Fall um Strom in Spannung umzuwandeln ist ein "Shunt". Das ist ein Widerstand im Stromweg. Da fallen dann pro Ampere "soundsoviel Volt" ab. Und hängt man ein Voltmeter parallel zu dem Shunt, dann kann man den Strom damit messen.
Ein klassisches Digitalmultimeter zeigt Millivolts an. Steht auf der Anzeige 100, dann bekommt es gerade 100mV. Über den Drehschalter kann man dann Spannungsteiler (Teil Spannung herunter) oder einen Shunt (Widerstand der Strom in Spannung umwandelt) zu schalten.
Steht das Gerät auf 20V, dann wird die Spannung 1:100 geteilt. Bei 20V bekommt die Anzeige dann 200mV. Im Display wird dann noch der Dezimalpunkt vom Drehschalter eingeschaltet so dass auf der Anzeige dann 20.0 steht was dann die Volt die man an den Messtrippen hat sind.
Bei 20A Messbereich wird ein 0,01Ω Widerstand zwischen die Buchsen des Multimeters geschaltet. Fliessen 20A durch das Multimeter, bekommt die Anzeige 200mV und zeigt dann 200 an. Auch hier wird ein Dezimalpunkt eingeschaltet so dass die Anzeige dann 20.0 an zeigt was man dann in Ampere ablesen kann, also 20.0 Ampere.
Das tolle an den alten, klassischen Multimetern ist, dass man an der Anzeige auch sofort sehen kann wie viel Spannung man dem Stromkreis den man im Ampere Messbereich misst "klaut". Einfach Anzeige ohne Komma in Millivolt. Das ist dann die Spannung die das was hinter dem multimeter im Stromkreis bekommt weniger ist als "normal". Man kennt also direkt den sogenannten Spannungsfehler bei der Strommessung.
Moderne Multimeter können andere Werte bei der Anzeige messen. Das kann dann den Vorteil haben, dass der Shunt kleiner sein kann, also weniger Spannungsfehler erzeugt beim Strom messen, dafür kann man den Spannungsfehler aber nicht mehr direkt ablesen wenn man nicht weiß, was die Anzeige im Multimeter eigentlich misst.
Wieviel Spannung fällt denn ab? Liegt keine an, fällt keine Spannung ab. Liegt irgendeine an und ist kein weiterer Widerstand im Spiel, fällt die gesamte Spannung ab. Das ist kein brauchbares Maß.
Eigentlich liegt im allg. eine Spannung an und dann fließt gemäß dem ohmschen Gesetz bei dieser Spannung ein bestimmter Strom der durch den Widerstand bestimmt ist. Verändert man den Widerstand fließt ein anderer Strom. Durch Erhöhung oder Erniedrigung der Spannung wird der Stromfluss aber auch beinflusst...
Du kannst die Formel nicht mit 2 unbekannten ausrechnen. 2 Werte müssen gegeben sein. Das muss allerdings nicht zwingend der Strom sein.
Warum wäre es dann der Strom? Und was bedeutet das alles denn physikalisch?
Na, ja. Erstmal kannst Du die Formel R=U/I einfach nicht mit 2 unbekannten ausrechnen. Du musst 2 Werte haben. Willst Du U ausrechnen, dann brauchst Du R und I. Willst Du I ausrechnen, dann brauchst Du R und I. Und wenn Du den Wiederstand R ausrechnen willst, brauchst Du U und I. Das hat mit Physik erstmal nichts zu tun, sondern mit Mathematik. Was bedeutet das physikalisch? Das hängt vom Anwendungsfall ab. Als Beispiel Du hast einen Verbraucher. Der braucht die Spannung 10V. Deine Betriebsspannung ist aber 15V. Das willst Du mit einem Wiederstand lösen. Wenn der Verbraucher 10V haben soll, muss auf dem Wiederstand 5V abfallen. Um den erforderlichen Wiederstand auszurechnen, brauchst Du den Strom, der bei 10V durch den Verbraucher fließt. Der fließt auch durch die Wiederstand. Je größer der Strom durch einen Wiederstand fließt, desto größer die Spannung, die über ihn abfällt.
Danke für deine Ausführliche Antwort. Also du sagt im Grunde, dass man auch angeben muss, wie viel Stromstärke verloren geht, da man dir "Anfangsspannung" nicht kennt und so nicht angeben könnte, ob das angeschlossene Gerät oder wasauchimmer funktionieren würde. Also bin ich richtig in der Annahme, dass der Widerstand eigentlich aussagt, wieviel Spannung pro Durchfliessenden A Strom verloren geht? Wie würden denn Spannungen in Strom und Strom in Spannungen umgewandelt?