Der elektrische Widerstand wird in Ohm gemessen

Der elektrische Widerstand wird in Ohm gemessen
Der elektrische Widerstand wird weltweit in der SI-Einheit Ohm gemessen, Ohm
ist auch in Deutschland die gesetzliche Einheit des elektrischen Widerstands
Von Prof. Dr. Mintken
In der Elektroinstallation steht der elektrische Widerstand als Materialeigenschaft der
Leitungen meistens nur im Hintergrund, gleichwohl ist er sehr wichtig. Im Stromfluss durch die
Leitungen soll möglichst wenig Widerstand auftreten, dagegen soll die Isolation der Drähte aus
Sicherheitsgründen einen möglichst hohen Widerstand aufweisen. In anderen Fällen wird in
bestimmten Geräten mit einem Heizkreis absichtlich ein Material eingesetzt, das dem
elektrischen Strom einen relativ hohen Widerstand entgegensetzt und dadurch in diesen
Heizdrähten die Wärmeentwicklung fördert, wie in einem Wasserkocher.
Neben der Stromstärke und der Spannung gehört auch der Widerstand zu den bekannteren
Größen der Elektrotechnik. Einheit des elektrischen Widerstands ist Ohm, als
Einheitenzeichen für das Ohm wird der Großbuchstabe Omega aus dem griechischen
Alphabet genutzt. Die Benennung Ohm als Einheit des elektrischen Widerstands verweist auf
den deutschen Naturwissenschaftler Georg Simon Ohm, der bereits in der ersten Hälfte des
19. Jahrhunderts grundlegende Forschungen zur Elektrizität unternahm und dabei entdeckte,
dass bei Variation der Spannung in einem Stromkreis sich der jeweils fließende Strom im
gleichen Verhältnis ändert. Das Verhältnis zwischen der Spannung und dem Strom wird als
Widerstand bezeichnet, der Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand als
Ohmsches Gesetz. Die Erinnerung an Ohm kommt in der Elektrotechnik ferner durch die
umgangssprachliche Bezeichnung Ohm-Meter für Messgeräte zur Ermittlung des Widerstands
zum Ausdruck.
Ohm als Teil des Einheitensystems
Die Angabe des elektrischen Widerstands in Ohm entspricht der Vorgabe aus dem nahezu
weltweit geltenden SI-Einheitensystem. Die international übliche Abkürzung SI ergibt sich aus
der französischen Bezeichnung Système International d’Unités, welches aus sieben
Basiseinheiten und zahlreichen abgeleiteten Einheiten besteht. Das Ohm ist eine abgeleitete
Einheit mit besonderem Einheitennamen. Abgeleitet bedeutet, dass die Einheit aus mehreren
der sieben Basiseinheiten ermittelt wurde, in diesem Fall aus den SI-Basiseinheiten Meter,
Kilogramm, Sekunde und Ampere. Bei Bedarf werden die SI-Vorsätze zur zweckmäßigen
Angabe von Vielfachen oder Teilen der Einheit genutzt, wie es DIN 1301 vorsieht, also zum
Beispiel Milliohm oder Kiloohm.
Das Ohm ist in Deutschland eine gesetzliche Einheit, deren Verwendung im geschäftlichen
und im amtlichen Verkehr obligatorisch ist. Dies ergibt sich aus der Einheitenverordnung
(EinhVO), die auf der Grundlage des Gesetzes über die Einheiten im Messwesen und die
Zeitbestimmung, kurz Einheiten- und Zeitgesetz (EinhZeitG), vom zuständigen Bundesminister
für Wirtschaft erlassen wurde.
Das Ohmsche Gesetz in der Hausinstallation
Für die Hausinstallation wird Installationskabel mit isolierten Kupferdrähten verwandt. Der
Kupferdraht hat meistens einen Querschnitt von 1,5 mm². Ist ein solcher Draht 1 m lang, bietet
er dem elektrischen Strom einen Widerstand von 12 Milliohm. Selbst wenn die Hin- und
Rückleitung zu einer entfernten Steckdose 50 m beträgt, ergibt sich lediglich ein Widerstand
von 0,6 Ohm. Dies fällt beim Betrieb einer Glühlampe mit einem Widerstand von etwa 500 bis
1000 Ohm im Betrieb an der entfernten Steckdose nicht ins Gewicht. Andererseits bietet die
übliche Isolierung des Kupferdrahtes mit einem PVC-Überzug schon einen Widerstand in der
Größenordnung von Gigaohm, so dass unter normalen Bedingungen die nötige Sicherheit
gegen einen Kurzschluss zwischen den Drähten gegeben ist.
Wenn in der Hausinstallation in einem Schadensfall zwischen den Drähten oder in einem
Gerät ein Kurzschluss auftritt, ergibt sich aufgrund des niedrigen Leitungswiderstandes von
durchschnittlich etwa 0,2 Ohm bei der Spannung von 230 V ein sehr hoher Strom, der nach
dem Ohmschen Gesetz rechnerisch mehr als 1000 A beträgt. Dies löst zwar umgehend die
Sicherung von 16 A aus, jedoch können in den ersten Millisekunden vor dem Auslösen schon
verhängnisvolle Auswirkungen eintreten, die zu einem Personen- oder Sachschaden führen.
Auch wenn ein Mensch versehentlich einen stromführenden Draht oder beide Drähte
gleichzeitig berührt, fließt bei einem Körperwiderstand von knapp 1000 Ohm ein Strom in Höhe
von mehr als 0,2 A. In diesem Fall besteht Lebensgefahr! Arbeiten an der Hausinstallation
dürfen deshalb aus Sicherheitsgründen ebenso wie betriebliche Elektroarbeiten nur von
Elektrofachkräften ausgeführt werden.
Das Ohmsche Gesetz gilt zunächst für einen Stromkreis, in dem eine gleichmäßige Spannung
einen Strom bewirkt, dieser Fall wird als Gleichstromkreis bezeichnet. Die elektrische
Spannung im Haushalt und in vielen industriellen Anwendungen ist jedoch eine
Wechselspannung, die in diesem Wechselstromkreis einen Wechselstrom bewirkt. Die
effektive Leistung des Wechselstroms entspricht der Leistung im Gleichstromfall, jedoch
können Spulen und Kondensatoren in Wechselstromkreisen besondere Effekte hervorrufen,
die für Berechnungen eine Modifikation zur Anwendung des Ohmschen Gesetzes erfordern.
Literatur- und Quellenhinweise
Gesetz über die Einheiten im Messwesen und die Zeitbestimmung (Einheiten- und Zeitgesetz
EinhZeitG)
Ausführungsverordnung zum Gesetz über die Einheiten im Messwesen und die
Zeitbestimmung (Einheitenverordnung EinhV)
DIN 1301-1: 2010-10: Einheiten: Einheitennamen, Einheitenzeichen
Physikalisch-Technische Bundesanstalt: Das Internationale Einheitensystem (SI). Sonderdruck
PTB-Mitteilungen 117 (2007) 2. Bremerhaven 2007
www.profdrmintken.de
Autor:
Prof. Dr. Karl-Heinz Mintken VDI
Dipl.-Ing. Dipl.-Päd.
Freier Wissenschaftler
Cloppenburger Str. 458
26133 Oldenburg