Funktionsprinzip
Ein Widerstand ist ein passives Bauelement mit zwei Anschlüssen, das dem elektrischen Strom entgegenwirkt und die zugehörige elektrische Energie in Wärme umwandelt. Sein Wert, der Widerstand, wird in Ohm gemessen und hängt vom Widerstandsmaterial, seiner Länge und seinem Querschnitt ab. Anders als Kondensatoren und Spulen speichert ein Widerstand keine Energie und erzeugt keine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom — das macht ihn zum einfachsten und berechenbarsten Bauteil jeder Schaltung.
Ohmsches Gesetz
Der Zusammenhang der drei Größen ist das ohmsche Gesetz: Spannung gleich Strom mal Widerstand. Bleibt der Widerstand konstant, steigt der Strom direkt proportional zur angelegten Spannung, was als Gerade durch den Ursprung erscheint — das Kennzeichen eines linearen, also ohmschen Bauteils. Genau dieses Verhalten zeigt die Kennlinie im Simulator, und genau deshalb lässt sich mit einem Widerstand aus einer bekannten Spannung ein genau bekannter Strom einstellen.
Belastbarkeit und Wärme
Die im Widerstand umgesetzte Leistung ist Spannung mal Strom, gleichbedeutend Strom im Quadrat mal Widerstand. Weil der Stromterm quadratisch eingeht, vervierfacht doppelter Strom die Wärme. Jeder Widerstand hat eine Nennleistung — bei bedrahteten Typen sind 0,25 W üblich —, deren Überschreitung zu Wertdrift, Verfärbung und schließlich Ausfall führt. Die Angabe gilt für freie Luft bei Raumtemperatur, in einem heißen Gehäuse muss entsprechend derated werden.
Bauformen und Anwendungen
Kohleschichtwiderstände sind günstig und universell, Metallschichttypen bieten engere Toleranz und weniger Rauschen, Drahtwiderstände verkraften hohe Leistung. Zu den veränderbaren Bauformen zählen Potentiometer und Rheostate, während Thermistoren und Fotowiderstände ihren Wert mit Temperatur oder Licht ändern. In Schaltungen legen Widerstände Arbeitspunkte fest, begrenzen LED- und Basisströme, bilden Spannungsteiler und RC-Glieder und schließen Leitungen ab.