Die dritte Grösse: Widerstand
Spannung treibt, Strom fliesst — und Widerstand bremst. Formelzeichen R, Einheit Ohm (Ω).
Jedes Material leitet unterschiedlich gut. Kupfer leitet so gut, dass wir den Widerstand einer kurzen Leitung meist als null annehmen. Luft leitet so schlecht, dass praktisch nichts fliesst. Dazwischen liegt der ganze Rest — und ein Widerstand als Bauteil ist einfach ein Stück schlecht leitendes Material mit einem genau bekannten Wert.
Warum man Widerstände überhaupt einbaut
Das wirkt zuerst absurd: Man baut ein Bauteil ein, dessen einziger Zweck es ist, im Weg zu stehen. Genau das ist aber der Punkt. Ein Widerstand ist das Werkzeug, mit dem du Strom auf einen gewollten Wert einstellst oder Spannung auf einen gewollten Wert herunterteilst.
In diesem Kurs wirst du Widerstände für drei Aufgaben einsetzen:
- Strom begrenzen — damit eine LED nicht durchbrennt (Modul 7).
- Einen Pegel festhalten — damit ein Eingang nicht in der Luft hängt (Modul 9).
- Spannung teilen — damit ein 5-V-Signal an einen 3.3-V-Pin darf (Modul 10).
Das sind keine drei verschiedenen Bauteile. Es ist dreimal derselbe kleine Zylinder mit Farbringen, an unterschiedlicher Stelle im Kreis.
Vorsätze: k, m, µ
In der Praxis rechnest du fast nie mit reinen Volt, Ampere und Ohm. Diese Vorsätze musst du im Schlaf beherrschen:
| Vorsatz | Zeichen | Faktor | typisch für |
|---|---|---|---|
| Mega | M | 1 000 000 | Eingangswiderstand eines Pins (> 1 MΩ) |
| Kilo | k | 1 000 | Pull-up-Widerstände (10 kΩ), Spannungsteiler |
| — | — | 1 | LED-Vorwiderstände (150 Ω … 1 kΩ) |
| Milli | m | 0.001 | Ströme (10 mA), kleine Spannungen |
| Mikro | µ | 0.000001 | Ruheströme, Kapazitäten |
Die häufigste Fehlerquelle beim Rechnen ist nicht die Formel, sondern eine verrutschte Dreierpotenz.
Der Trick, der Kommafehler verhindert
Kilo-Ohm und Milliampere heben sich gegenseitig auf:
Volt / Kiloohm = Milliampere
Beispiel: 3.3 V an 10 kΩ ergibt 0.33 mA. Kein Umrechnen, kein Nachzählen von Nullen.
Genauso: Volt / Ohm = Ampere und Volt · Milliampere = Milliwatt. Wenn du konsequent in V, kΩ und mA rechnest, stimmt die Grössenordnung von allein.
Der Widerstand als Bauteil
Der klassische Widerstand ist ein kleiner Zylinder mit zwei Drähten und farbigen Ringen. Die Ringe codieren den Wert — du musst sie nicht auswendig lernen, jedes Multimeter und jede Handy-App liest sie dir vor.
Zwei Dinge sind aber wichtig zu wissen:
- Widerstände gibt es nicht in beliebigen Werten. Sie kommen in genormten Reihen. Die gebräuchlichste ist E12 mit den Werten 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 — jeweils mal Zehnerpotenzen. 130 Ω gibt es in E12 also nicht; 120 Ω und 150 Ω schon.
- Ein Widerstand hat keine Polung. Du kannst ihn in beiden Richtungen einbauen. Bei LEDs wird das gleich anders sein.
Ausserdem hat jeder Widerstand eine Belastbarkeit in Watt — wie viel Wärme er abführen kann, bevor er Schaden nimmt. Darum geht es in Modul 5.
Im Aufbaukurs
Bauteile, deren Widerstand sich absichtlich ändert — NTC und PTC für Temperatur, LDR für Licht, Potentiometer als einstellbarer Teiler — sowie Toleranzen und Temperaturkoeffizienten. Für diesen Kurs reicht: ein Widerstand hat einen festen Wert.
Kurze Selbstkontrolle
Zählt nicht — nur zum Prüfen, ob es angekommen ist.
1.Durch einen Widerstand von 10 kΩ liegen 3.3 V. Wie gross ist der Strom?
2.Du rechnest einen Vorwiderstand aus und erhältst 130 Ω. Welchen Wert kaufst du?