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In meinem heutigen Beitrag möchte ich euch eine weitere Grundlage der Gebäudetechnik vorstellen. Es handelt sich dabei um das Ohmsche Gesetz, welches die Zusammenhänge zwischen den drei physikalischen Größen der elektrischen Spannung 
der elektrischen Stromstärke 
und des elektrischen Widerstands 
beschreibt.
Zu Beginn möchte ich euch die drei physikalischen Größen anhand eines Flussbeispiels erklären. Der Fluss stellt dabei einen elektrischen Leiter (Draht oder Kabel) dar.
Inhaltsverzeichnis
Die Größen des Ohmschen Gesetzes
Der elektrische Widerstand
Beginnen wir mit dem elektrischen Widerstand. Der elektrische Widerstand wird in Ohm 
angegeben und beschreibt, welche elektrische Spannung notwendig ist, um eine bestimmte Stromstärke durch einen Widerstand fließen zu lassen.
In unserem Flussbeispiel würde dies bedeuten, dass der Widerstand ein Wasserrad im Fluss darstellt. Um das Wasserrad überwinden bzw. antreiben zu können, sind ein bestimmter Wasserdruck und eine bestimmte Wassermenge notwendig.
Die elektrische Stromstärke
Die elektrische Stromstärke , meist auch einfach nur Strom genannt, wird in Ampere 
angegeben und beschreibt, welche Elektrizitätsmenge (elektrische Ladung) einen bestimmten Querschnitt in einer bestimmten Zeit passieren kann.
In unserem Flussbeispiel würde dies bedeuten, dass die Stromstärke die Wassermenge angibt, die in einer bestimmten Zeit durch einen Fluss mit einer bestimmten Breite und Tiefe fließen kann.
Die elektrische Spannung
Die elektrische Spannung wird in Volt 
angegeben und beschreibt, welche Elektrizitätsmenge (elektrische Ladung) in einem elektrischen Feld bewegt werden kann und welche Energiemenge dafür notwendig ist.
In unserem Flussbeispiel würde dies bedeuten, dass die Spannung den Druck beschreibt, welcher aufgrund des Höhenunterschieds (Potenzialdifferenz) im Flusslauf vom Wasser aufgebaut werden kann.
Wenn wir also einen großen Höhenunterschied im Flusslauf haben, kann ein hoher Druck vom Wasser aufgebaut werden und die Spannung ist hoch. Haben wir hingegen einen Fluss mit geringem Höhenunterschied im Flusslauf, kann vom Wasser nur ein geringer Druck aufgebaut werden und die Spannung ist niedrig.
Ich habe versucht die drei physikalischen Größen in Abbildung 1 noch einmal darzustellen.
Abbildung 1: Grundbegriffe der Elektrotechnik
Das Ohmsche Gesetz
Das Ohmsche Gesetz sagt Folgendes aus:
Ein konstanter elektrischer Widerstand (ohmscher Widerstand) ist unabhängig von der Spannung und der Stromstärke.
Im Flussbeispiel bedeutet dies: Die Größe des Wasserrads ist konstant und unabhängig von der Wassermenge sowie dem Wasserdruck.
Die Spannung und die Stromstärke hingegen verändern sich bei Veränderung des Widerstandes proportional (d.h. im gleichen Verhältnis) zueinander.
Im Flussbeispiel bedeutet dies folgendes:
- Wenn sich das Wasserrad vergrößert, sind ein höherer Druck und eine größere Wassermenge notwendig, um das Wasserrad zu bewegen.
- Wenn sich das Wasserrad verkleinert, sind ein niedrigerer Druck und eine geringere Wassermenge notwendig, um das Wasserrad zu bewegen.
- Der Druck und die Wassermenge steigen oder sinken dabei im gleichen Verhältnis zueinander (siehe proportionaler Zusammenhang in Abbildung 2).
Das proportionale Verhalten von Spannung und Stromstärke gilt jedoch nur bei ohmschen Widerständen, welche einem idealen Widerstand entsprechen. Nichtlineare Widerstände und Einflüsse wie die Temperatur zeigen, dass die Spannung auch auf Widerstände einen Einfluss haben kann.
Berechnung des Ohmschen Gesetzes
Um das Ohmsche Gesetz berechnen zu können, braucht man sich nur das Kurzwort 
oder das Ohm-Dreieck zu merken. Berechnet werden die drei Größen Spannung, Widerstand und Stromstärke mit den in Abbildung 2 dargestellten Formeln.
Abbildung 2: Ohmsches Gesetz (URI): U=R*I, R=U/I, I=U/R
Beispiel für das Ohmsche Gesetz
Wir suchen den Widerstand für unser Wasserrad im Flussbeispiel. Dafür sind folgende Daten gegeben:
- Spannung
= 
- Stromstärke
= 
![\[ \boxed{R=\frac{220V}{0,2A} = \underline{\underline{1100\Omega}}} \]](https://cdn.haustechnikverstehen.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ca45ada237ef0e102fea80b68a94417b_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Unser Wasserrad mit einem Widerstand von 1100 Ohm wird in einem Netz mit 220 Volt Spannung von einer Stromstärke 0,2 Ampere durchflossen. Mit zwei der drei physikalischen Größen könnt ihr die jeweils fehlende berechnen. Dazu verwendet ihr einfach die gezeigten Formeln in Abbildung 2.
Ich hoffe, dass ich euch mit dieser Erklärung die drei Grundgrößen der Elektrotechnik sowie das Ohmsche Gesetz etwas näher bringen konnte. Wenn ihr die Antriebsleistung unseres Wasserrades berechnen wollt, empfehle ich euch meinem Beitrag zur elektrischen Leistung.
Falls ihr Fragen, Anregungen oder Kritik habt, nutzt die Kommentarfunktion.
Liebe Grüße! Martin
Weiterführende Links und Quellen:
Wikipedia – elektrische Ladung
Wikipedia – elektrische Spannung
Wikipedia – elektrische Stromstärke
Wikipedia – elektrischer Widerstand
Wikipedia – Ohmsches Gesetz
Frustfrei lernen – Strom, Spannung und Widerstand (Elektronisch)
Grundlagen der Elektrotechnik in 30 Minuten – Franz Winter
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