Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand

Ist der Widerstand konstant kann Strom und Spannung mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden. Der Zusammenhang ist linear. Der Graph der Funktion I von U ist eine Gerade durch den Ursprung. Der Widerstand kann aber noch auch von anderen Größen abhängig sein, wie z. B. Temperatur, Spannung, Magnetfeld, Licht oder ähnliches. In diesem Fall kann eine Aussage über Strom und Spannung nur dann gemacht werden, wenn der jeweilige Widerstandswert bekannt ist. Dieser kann durch eine Tabelle, einer Kennlinie oder einer mathematischen Formel beschrieben werden.

Der Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand kann graphisch dargestellt werden.
Ist der Widerstand konstant, sind Strom und Spannung direkt proportionale Größen. Der Zusammenhang wird durch die lineare Gleichung dargestellt.

Der Graph dieser Gleichung ist eine Gerade, deren Steigung durch G bestimmt ist. I und U sind die beiden Variablen. Es ist üblich, I als die abhängige Variable und U als die unabhängige Variable zu bezeichnen. Diese Gleichung beschreibt für einen bestimmten Widerstand R (Leitwert G) den Strom I als Funktion der Spannung U. Es ist dafür die Schreibweise I = f(U) üblich.

Widerstände, welche ihren Wert in Abhängigkeit von der Spannung oder des Stromes nicht verändern, haben einen geraden Verlauf ihrer Widerstandskennlinie. Diese wird auch als Widerstandsgerade bezeichnet.

Wir sagen: Der Strom I, ist eine Funktion von der Spannung U, mit dem Parameter R   (Parameter = Nebenmessung).

U' und I' sind ein Wertepaar. U" und I" sind ein weiteres Wertepaar. Die Kennlinie kann durch solche Wertepaare gezeichnet werden. Mit Hilfe einer vorhandenen Kennlinie kann jedoch umgekehrt der entsprechende zweite Wert von einem Wertepaar gefunden werden.

U

Spannung

V

I

Strom

A

R

Widerstand

Ω

G

Leitwert

S

Der Steigungsfaktor der Kennlinie eines linearen Widerstandes, welche durch den Ursprung des Koordinatensystems geht, kann durch k = I / U berechnet werden. Der Steigungsfaktor entspricht dem Leitwert G.

Die Steigung eines linearen Widerstandes ist in allen Punkten der Kennlinie gleich groß.

Große Widerstandswerte haben einen flachen Verlauf, kleine Widerstandswerte einen steilen Verlauf ihrer Widerstandsgeraden.

Die Steigung der Kennlinie ist ein Maß für den Widerstandswert.

Kleiner Widerstandswert Þ großer Steigungsfaktor

Großer Widerstandswert Þ kleiner Steigungsfaktor

Für Widerstände mit linearem Verlauf kann der zu erwartende Strom I für jede beliebige Spannung U mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes berechnet werden.