Widerstände sind passive Bauelemente der Elektrotechnik
Widerstände aller Art benutzt man prinzipiell für 2 Funktionen:
- Widerstände der 1980er Jahre
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- zum Reduzieren von Spannungen und
- zum Reduzieren von elektrischen Strömen
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Etwas detaillierter und auch leicht verständlich wird es in den Philips Lehrbüchern aus 1975 beschrieben, deren Texte hier zum Teil zitiert werden.
3.1. Widerstände
- Bild 3.1 Widerstände geringer bis großer Belastbarkeit, vorn Schichtausführungen, hinten ein Drahtwiderstand
- Bild 3.2 Widerstands-Schaltzeichen
Unter dem Begriff »Widerstand« versteht man in der Elektrotechnik nicht nur die Eigenschaft eines jeden Stromwegs, sich dem Elektronenfluß zu widersetzen, sondern auch jene Bauelemente, die in den Geräteschaltungen auf den Strom einwirken. Es gibt sie in allen "Ohm"-werten für jeden elektrischen Verwendungszweck. Widerstände bestehen vielfach aus einer Kohleschicht, die auf einen Keramikträger aufgebrannt wird. Ein farbiger Lacküberzug schützt die Kohleschicht gegen äußere Einflüsse (Bild 3.1).
Das allgemeine Schaltzeichen für einen Widerstand ist in Bild 3.2 angegeben. Es wird für den ohmschen Widerstand verwendet, in dem beim Durchfluß eines Stroms aufgrund der Elektronenreibung mehr oder weniger Wärme erzeugt wird. Wegen dieser Wärmewirkung bezeichnet man den ohmschen Widerstand auch als Wirkwiderstand.
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- Bild 3.3 Reihenschaltung von Widerständen
- Bild 3.4 Parallelschaltung von Widerständen
- Bild 3.5 Fester Spannungsteiler (Reihenschaltung) mit Meßanordnung
- Bild 3.6 Schaltzeichen für einstellbare Widerstände (Spannungsteiler oder Potentiometer)
- Bild 3.7 Stetig verstellbarer Spannungsteiler mit Meßanordnung
Reihenschaltung
Sind mehrere Widerstände hintereinander (in Reihe) geschaltet (Bild 3.3), so addieren sich ihre Werte.
Rechts der symbolische direkt Vergleich einer Parallelschaltung von Widerständen.
Bei einer Reihenschaltung von Widerständen laut Bild 3.5 fließt durch die Widerstände ein Strom, dessen Wert an jedem Punkt des Stromkreises gleich groß ist. Anders ist es mit der Spannung, die über den verschiedenen Widerständen gemessen werden kann.
Die Teilspannungen über den Widerständen einer Reihenschaltung teilen sich im Verhältnis der Widerstandswerte auf. Eine solche Schaltung hat deshalb auch den treffenden Namen »Spannungsteiler«.
An mehreren Widerständen können dort entsprechend abgestufte Spannungen abgegriffen werden. Da über einem Widerstand eine Spannungsdifferenz zu messen ist, spricht man auch von einem Spannungsabfall, der an diesem Widerstand auftritt.
Einen einstellbaren Spannungsteiler nennt man Potentiometer. Das ist ein Widerstand, über den ein Schleifkontakt gleitend verstellt werden kann (Bild 3.6). Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen von großen, mit Widerstandsdraht bewickelten Potentiometern über Ausführungen mit Kohlebahnen als Lautstärke oder Klangeinsteller bis zu Miniatur-Trimmpotentiometern.
Liegt z. B. an den Enden des Widerstands in Bild 3.7 eine Spannung von 20 V, dann kann man zwischen dem Schleifer und der unteren Leitung ebenfalls 20 V abnehmen. Verschiebt man den Schleifer auf die Mitte des Widerstands, dann liegen 10 V Spannung zwischen A und B. Liegt der Schleifer auf dem unteren Widerstandsende, dann ist die Spannung zwischen A und B gleich Null. Man kann also mit Hilfe des Potentiometers gleitend alle Spannungswerte zwischen dem Maximum und dem Minimum (Null) abnehmen. Bild 3.8 zeigt einige dieser Einstellwiderstände.
Parallelschaltung
- Bild 3.9 Parallelschaltung mit Meßanordnung
- Bild 3.8 Diverse Potentiometer, d. h. einstellbare Widerstände. Mitte hinten eine drahtgewickelte Ausführung
Bei einer Parallelschaltung von Widerständen nach Bild 3.9 fließt durch beide Widerstände ebenfalls ein Strom, aber jetzt (im Gegensatz zu Bild 3.5) von unterschiedlicher Größe.
Anders verhält sich die Spannung, sie ist über mehreren parallelgeschalteten Widerständen gleich hoch.
Die einzelnen Teilströme teilen sich bei der Parallelschaltung im umgekehrten Verhältnis der Widerstandswerte auf. Durch den kleinsten Widerstand fließt demnach der größte Strom. Der Gesamtstrom ergibt sich aus der Addition der einzelnen Teilströme.
Den Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung kann man auch ermitteln, wenn man die Spannung durch den Gesamtstrom teilt.
4 Besondere Widerstände
Von den in Rundfunk- und Fernsehempfängern sowie anderen elektronischen Geräten verwendeten Widerständen müssen vier spezielle Arten besonders erwähnt werden.
- Bild 3.10 Schaltzeichen für NTC-, PTC-, VDR- und LDR-Widerstände
- Da sind zuerst die NTC-Widerstände, die auch häufig Heißleiter genannt werden (NTC = Negative Temperature Coeffi-cient = Widerstand mit negativem Temperaturbeiwert). Ihre Besonderheit ist, daß ihr Widerstandswert mit steigender Temperatur stark abnimmt.
- Eine entgegengesetzte Eigenschaft haben die PTC-Widerstände (PTC = Positive Temperature Coefficient = Widerstand mit positivem Temperaturbeiwert), deren Widerstandswert mit steigender Temperatur zunimmt. Man kann beide Arten gut zur Stromstabilisierung verwenden.
- Eine ganz andere Eigenschaft haben dagegen die VDR-Widerstände (VDR = Voltage Dependent Resistor = spannungsabhängiger Widerstand). Ihr Widerstandswert nimmt stark ab, wenn die angelegte Spannung größer wird. Man benutzt sie vorwiegend zur Spannungsstabilisierung und Funkenlöschung.
- Als vierten SpezialWiderstand merken wir uns den sogenannten LDR-Widerstand (LDR = Light Dependent Resistor = lichtabhängiger Widerstand). Bei ihm nimmt der Widerstandswert zu, wenn die Helligkeit des ihn treffenden Lichts abnimmt. LDR-Widerstände werden beispielsweise in Lichtschranken oder Zählschaltungen als Sensor verwendet. Die Schaltzeichen der vier Widerstandsarten sind in Bild 3.10 angegeben.
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- Unsere beiden 250 Watt - 8Ohm - 1% Hochlastwiderstände
Über die Belastbarkeit
Abschließend noch einiges zur Belastbarkeit von ohmschen Widerständen und zu ihren Werten. Weil in einem Widerstand elektrische Leistung in Wärme umgewandelt wird, muß der Widerstand in der Lage sein, dies ohne Zerstörung des Widerstands-Drahtes aushalten zu können.
Seine geometrischen Abmessungen sind deshalb ein ungefähres Maß für seine Wärme-Belastbarkeit, die in Watt angegeben wird. Bild 3.11a zeigt Widerstände mit den entsprechenden Zeichen.
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Die Widerstandswerte und die Beschriftung
- Bild 3.11a Widerstands-Schalt- zeichen mit Belastungsangaben
- Bild 3.11b Beispiel für die Wider- stands- Wertangabe mit Farbringen
Die handelsüblichen Widerstandswerte in Ohm wurden nach einem international gültigen Schlüssel festgelegt bzw. markiert oder beschriftet. Bei einer Toleranz von 10 Prozent ergibt sich, beginnend bei 1, folgende Reihe: 1 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 -3,9 - 4,7 - 5,6 - 6,8 - 8,2 - 10 - usw. Diese Beispiele gelten für die sogenannte E12-Reihe.
Die E6-Reihe mit 20 Prozent Toleranz hat die Abstufungen 1, -1,5 -2,2 -3,3 -4,7 -6,8 -10.
Darüber hinaus gibt es noch die E24-Reihe mit 5 Prozent Toleranz. Die einzelnen Stufenschritte ergeben sich aus der 6., 12. oder 24. Wurzel aus 10.
Es gibt also z. B. Widerstände von 12, 15 und 18 kOhm, 120, 150 und 180 kOhm, 1,2, 1,5 und 1,8 MOhm bzw. vom »1,5-Wert« Widerstände von 1,5 Ohm, 15 Ohm, 150 Ohm, 1,5 kOhm, 15 kOhm oder auch 150 kOhm, 1,5 MOhm, 15 MOhm bzw. 150 MOhm.
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- Trimmpotis in einem alten SV 140
- moderne SMB Bauteile - Stand 2010
Bei den normal gebräuchlichen Widerständen ist die Wertangabe kaum noch in Zahlen üblich; allgemein benutzt man heute einen Farbcode. Dieser besteht aus drei Farbringen auf dem Widerstandskörper, ein vierter Ring kennzeichnet die Toleranz (braun = 1%, rot =2%, gold = 5%, silber = 10%, kein vierter Farbring = 20%).
Beim Ablesen des Farbcods muß sich der Toleranzring rechts befinden bzw. beginnt man an der Seite, wo die drei Farbringe am nächsten zum Ende des Widerstands liegen.
Bei den ganz modernen sehr sehr kleinen SMD Widerständen ist es sehr schwer geworden, den Wert irgendwo "aufzubringen".
Da diese Widerstande aber alle bereits aufgelötet sind, macht es sowieso keinen Sinn, sie zu identifizieren, außer über den Schaltplan. Auslöten ist nahezu unmöglich.
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