Der Leitungswiderstand beschreibt, wie stark ein elektrischer Leiter den elektrischen Stromfluss behindert. Er hängt von der Länge, dem Querschnitt und dem Material der Leitung ab. Auf dieser Seite erfährst du alles Wichtige zur Berechnung, den Einflussfaktoren und zur praktischen Anwendung im Physik- und Elektrotechnikunterricht.
Was ist der Leitungswiderstand?
Elektrischer Strom besteht aus bewegten Elektronen. Wenn sie sich durch einen Leiter bewegen, stoßen sie mit den Atomen des Materials zusammen. Diese Zusammenstöße verursachen einen Widerstand, der als Leitungswiderstand bezeichnet wird. Je höher der Widerstand, desto mehr elektrische Energie geht als Wärme verloren.
Formel zur Berechnung des Leitungswiderstands
Die Berechnung des Leitungswiderstands erfolgt mit folgender Formel:
R = ρ · (l / A)
Erklärung der Variablen:
- R = elektrischer Widerstand in Ohm (Ω)
- ρ (rho) = spezifischer Widerstand des Materials in Ohm·mm²/m
- l = Leiterlänge in Metern (m)
- A = Querschnittsfläche in Quadratmillimetern (mm²)
Typische Materialien und ihre spezifischen Widerstände
Der spezifische Widerstand ρ ist eine Materialkonstante. Hier einige typische Werte:
| Material | ρ (Ohm·mm²/m) | Bemerkung |
|---|---|---|
| Kupfer | 0,0178 | Standard für Elektroleitungen |
| Aluminium | 0,0282 | Leichter, aber höherer Widerstand |
| Eisen | 0,10 | Deutlich höherer Widerstand |
Beispiel: Leitungswiderstand berechnen
Ein Kupferdraht ist 20 Meter lang und hat einen Querschnitt von 1,5 mm². Wie groß ist der Leitungswiderstand?
Gegeben:
- ρ = 0,0178 Ohm·mm²/m
- l = 20 m
- A = 1,5 mm²
Berechnung:
R = 0,0178 · (20 / 1,5) = 0,0178 · 13,33 ≈ 0,237 Ω
Der Leitungswiderstand beträgt etwa 0,24 Ohm.
Einfluss auf die Praxis
In der Elektrotechnik ist der Leitungswiderstand entscheidend für:
- die Dimensionierung von Leitungen
- den zulässigen Spannungsfall
- den Energieverlust durch Wärme
- die Auswahl der richtigen Sicherung
Grafische Darstellung
Der Zusammenhang zwischen Länge, Querschnitt und Widerstand kann in einem Diagramm dargestellt werden.
Zusammenfassung
- Der Leitungswiderstand hängt vom Material, der Länge und dem Querschnitt des Leiters ab.
- Je länger oder dünner die Leitung, desto höher der Widerstand.
- Kupfer ist Standardmaterial wegen seines geringen spezifischen Widerstands.
Weiterführende Inhalte
Möchtest du das Thema praktisch anwenden? Dann findest du hier passende Übungsaufgaben mit Lösungen: