Elektrischer Widerstand – Mechatronik Lernportal

Elektrischer Widerstand

Von der Grunddefinition über Widerstandsarten und Farbringcode bis zur Verlustleistung und Bauformen – alles was Mechatroniker über Widerstände wissen müssen.

Kapitel 01

Was ist elektrischer Widerstand und welche Einheit hat er?

Stell dir vor, du versuchst Wasser durch ein Rohr zu drücken. Ein enges Rohr leistet mehr Widerstand als ein weites – genauso funktioniert elektrischer Widerstand: Er beschreibt, wie stark ein Bauelement dem Stromfluss entgegenwirkt.

Definition: Der elektrische Widerstand R gibt an, wie stark ein Leiter den Stromfluss behindert. Je größer der Widerstand, desto kleiner der Strom bei gleicher Spannung.

Das Ohmsche Gesetz

Formuliert von Georg Simon Ohm (1789–1854) – beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand:

Ohmsches Gesetz – alle drei Varianten

R = U / I

U = R · I

I = U / R

R: Widerstand in Ohm [Ω]
U: Spannung in Volt [V]
I: Stromstärke in Ampere [A]

URI-Dreieck – Gedächtnisstütze

Die Einheit Ohm [Ω]

Die SI-Einheit des elektrischen Widerstands ist das Ohm [Ω] (griechisches Omega). 1 Ω ist jener Widerstand, bei dem 1 V Spannung einen Strom von 1 A erzeugt.

Vorsatz	Symbol	Wert	Beispiel
Milli-Ohm	mΩ	0,001 Ω	Kupfer-Leiterwiderstand
Ohm	Ω	1 Ω	Kleiner Vorwiderstand
Kilo-Ohm	kΩ	1.000 Ω	Signalwiderstände, Pull-ups
Mega-Ohm	MΩ	1.000.000 Ω	Isolationswiderstand, LDR dunkel

Merksatz: Ein idealer ohmscher Widerstand folgt immer dem Ohmschen Gesetz – sein Wert bleibt konstant, unabhängig von Spannung und Strom. Metallschichtwiderstände erfüllen das im normalen Betrieb sehr gut.

? Verständnisfrage: Welche Spannung fällt an einem 470-Ω-Widerstand bei 20 mA ab? ›

23,5 mV

4,7 V

9,4 V

94 V

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Beispiel 1

An einem Widerstand liegt 12 V an, der Strom beträgt 40 mA. Wie groß ist R?

Lösung

Schritt 1: Formel: R = U / I

Schritt 2: Umrechnen: I = 40 mA = 0,040 A

Schritt 3: R = 12 V / 0,040 A = 300 Ω

Ergebnis: R = 300 Ω

Beispiel 2

Ein 2,2-kΩ-Widerstand liegt an 5 V. Welcher Strom fließt (in mA)?

Lösung

Schritt 1: R = 2,2 kΩ = 2.200 Ω

Schritt 2: I = 5 V / 2.200 Ω ≈ 0,002273 A

Schritt 3: I = 0,002273 · 1.000 ≈ 2,27 mA

Ergebnis: I ≈ 2,27 mA

Aufgabe 1

An einem Widerstand werden 24 V und 80 mA gemessen. Berechne R.

Hinweis: R = U / I – Strom zuerst in Ampere umrechnen.

Lösung

I = 80 mA = 0,080 A

R = 24 V / 0,080 A = 300 Ω

Ergebnis: R = 300 Ω

Aufgabe 2

Ein 10-kΩ-Widerstand liegt an 230 V. Welcher Strom fließt (in mA)?

Hinweis: I = U / R, dann × 1.000 für mA

Lösung

R = 10.000 Ω; I = 230 / 10.000 = 0,023 A

I = 0,023 · 1.000 = 23 mA

Ergebnis: I = 23 mA

Aufgabe 3

Welche Spannung fällt an einem 680-Ω-Widerstand bei 15 mA ab?

Hinweis: U = R · I

Lösung

I = 15 mA = 0,015 A

U = 680 · 0,015 = 10,2 V

Ergebnis: U = 10,2 V

Aufgabe 4

In einer 5-V-Schaltung soll durch eine LED (U_F = 2 V) ein Strom von 10 mA fließen. Berechne den Vorwiderstand.

Hinweis: U_R = U_ges − U_F; dann R = U_R / I

Lösung

U_R = 5 V − 2 V = 3 V; I = 0,010 A

R = 3 / 0,010 = 300 Ω → Normwert E12: 330 Ω

Ergebnis: 300 Ω → 330 Ω-Normwert verwenden

Aufgabe 5

Durch einen Widerstand fließen 5 mA, dabei fallen 3,3 V ab. Berechne R in kΩ.

Hinweis: R = U / I, dann durch 1.000 für kΩ

Lösung

I = 0,005 A; R = 3,3 / 0,005 = 660 Ω

R = 660 / 1.000 = 0,66 kΩ

Ergebnis: R = 660 Ω = 0,66 kΩ

Kapitel 02

Welche Widerstandsarten gibt es?

Widerstände gibt es nicht nur als einfache Festwiderstände. Je nach Anwendung werden Typen eingesetzt, deren Wert sich durch Temperatur, Licht oder mechanische Verstellung ändert.

Schaltsymbole der wichtigsten Widerstandsarten

Festwiderstand

Der Festwiderstand hat einen konstanten, unveränderlichen Widerstandswert. Er ist das am häufigsten verwendete passive Bauelement in der Elektronik. Sein Wert ist durch den Farbringcode (THT) oder einen Zahlenkode (SMD) gekennzeichnet.

NTC und PTC – temperaturabhängige Widerstände

Eigenschaft	NTC (Heißleiter)	PTC (Kaltleiter)
Vollname	Negative Temperature Coefficient	Positive Temperature Coefficient
Verhalten bei Erwärmung	Widerstand nimmt ab ↓	Widerstand nimmt zu ↑
Material	Halbleiter (Metalloxide: Ni, Mn, Co)	Halbleiter (Bariumtitanat BaTiO₃)
Typische Anwendung	Temperaturmessung, Einschaltstromdämpfung	Motorschutz, selbstrückst. Sicherung
Messbereich (typ.)	−55 °C bis +200 °C	−40 °C bis +125 °C

Kennlinienvergleich NTC vs. PTC (R über Temperatur T)

LDR – Lichtabhängiger Widerstand

Ein LDR (Light Dependent Resistor, Fotowiderstand) ändert seinen Widerstand mit der Beleuchtungsstärke. Im Dunkeln: hoher Widerstand (bis MΩ). Bei hellem Licht: niedriger Widerstand (wenige Ω bis kΩ). Grundlage ist der innere Fotoeffekt im Halbleitermaterial (meist Cadmiumsulfid, CdS).

Typische Anwendungen LDR: Dämmerungsschalter (Straßenbeleuchtung), automatische Jalousiensteuerung, Lichtschranken, Sicherheitsschaltungen, Displayhelligkeits-Steuerung.

Potentiometer und Trimmer

Ein Potentiometer ist ein mechanisch verstellbarer Widerstand mit drei Anschlüssen. Durch Drehen oder Schieben eines Schleifkontakts wird der Widerstand stufenlos verändert. Als Spannungsteiler (3 Klemmen) oder als einstellbarer Widerstand (2 Klemmen) verwendbar.

Potentiometer vs. Trimmer:

Potentiometer: Häufige Verstellung durch den Benutzer (z.B. Lautstärkeregler). Robuste Mechanik, langer Lebenszyklus.
Trimmer: Gelegentliche Justierung, meist einmalig bei der Inbetriebnahme. Kleiner, günstiger, Verstellung mit Schraubendreher.

? Verständnisfrage: Was passiert mit dem Widerstand eines NTC-Sensors, wenn die Temperatur steigt? ›

Der Widerstand steigt an.

Der Widerstand sinkt.

Der Widerstand bleibt konstant.

Der Widerstand ändert sich sprunghaft.

Kapitel 03

Wie liest man den Farbringcode?

Da Widerstände sehr klein sind, werden ihre Werte nicht mit Zahlen aufgedruckt, sondern mit einem Farbringcode codiert. Jede Farbe entspricht einer Ziffer oder einem Multiplikator. Das System ist weltweit standardisiert nach IEC 60062.

Geschichte: Das Farbcodesystem entstand in den 1920er-Jahren, als Widerstände noch zu klein für gedruckte Zahlen waren. Selbst bei schlechter Beleuchtung sind Farbbänder noch gut erkennbar.

Farbtabelle – Bedeutung jeder Farbe im 4-Ring-System

Toleranzringe (Ring 4) – Sonderfälle Gold und Silber:

Gold: ±5 % – häufigste Ausführung im Elektronikbereich
Silber: ±10 % – ältere oder kostengünstige Typen
Kein Ring: ±20 % – kaum noch anzutreffen

4-Ring-Widerstand berechnen

R = (Ring1 · 10 + Ring2) · Multiplikator

Ring 1: Erste Stelle (1–9, nie Schwarz als Ring 1)
Ring 2: Zweite Stelle (0–9)
Ring 3: Multiplikator (Zehnerpotenz)
Ring 4: Toleranz (Gold, Silber, Braun …)

Eselsbrücke (0–9): Schwarz – Braun – Rot – Orange – Gelb – Grün – Blau – Violett – Grau – Weiß
Merksatz: „Sehr Braune Rosen Oft Geben Guten Blumenverkäufern Glück Weiterhin“

🎨 Interaktiver Farbringrechner (4-Ring-System)

Ring 1 – 1. Ziffer

Ring 2 – 2. Ziffer

Ring 3 – Multiplikator

Ring 4 – Toleranz

Wert: –

Toleranzbereich: –

? Verständnisfrage: Ein Widerstand trägt die Ringe Gelb – Violett – Orange – Gold. Welcher Wert ist das? ›

4.700 Ω (4,7 kΩ)

47.000 Ω (47 kΩ)

470.000 Ω (470 kΩ)

47 Ω

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Beispiel 1

Braun – Schwarz – Orange – Gold: Welcher Widerstandswert und welcher Toleranzbereich?

Lösung

Ring 1=Braun=1, Ring 2=Schwarz=0 → Zahl 10

Multiplikator Orange=×1.000 → R = 10.000 Ω = 10 kΩ

Gold=±5 % → Bereich: 9.500 – 10.500 Ω

Ergebnis: R = 10 kΩ ±5 %

Beispiel 2

Welche Farbringe hat ein 4,7-kΩ-Widerstand mit ±5 % Toleranz?

Lösung

4.700 = 47 × 100 → Ziffern 4 (Gelb) und 7 (Violett)

Multiplikator ×100 = Rot; Toleranz ±5 % = Gold

Ergebnis: Gelb – Violett – Rot – Gold

Aufgabe 1

Rot – Violett – Braun – Gold: Welcher Widerstandswert?

Hinweis: Rot=2, Violett=7, Braun=×10, Gold=±5%

Lösung

Zahl: 27; Multiplikator ×10

R = 27 × 10 = 270 Ω ±5 %

Ergebnis: R = 270 Ω

Aufgabe 2

Welche Farbringe hat ein 1-MΩ-Widerstand mit ±5 % Toleranz?

Hinweis: 1.000.000 = 10 × 100.000 → welcher Multiplikator?

Lösung

1.000.000 = 10 × 100.000 → Braun (1), Schwarz (0), Grün (×100.000), Gold

Ergebnis: Braun – Schwarz – Grün – Gold

Aufgabe 3

Orange – Orange – Rot – Silber: Wert und zulässiger Bereich?

Hinweis: Silber = ±10 %

Lösung

Zahl: 33; ×100 → R = 3.300 Ω = 3,3 kΩ

±10 % = ±330 Ω → Bereich: 2.970 – 3.630 Ω

Ergebnis: R = 3,3 kΩ; Bereich: 2.970 – 3.630 Ω

Aufgabe 4

Welche Farbringe hat ein 220-Ω-Widerstand mit ±5 %?

Hinweis: 220 = 22 × 10

Lösung

22 × 10 → Rot (2), Rot (2), Braun (×10), Gold

Ergebnis: Rot – Rot – Braun – Gold

Aufgabe 5

680-Ω-Widerstand mit Gold-Ring: Farbringe und zulässiger Bereich?

Hinweis: 680 = 68 × 10 → Blau (6), Grau (8), Braun (×10)

Lösung

Blau – Grau – Braun – Gold

±5 % von 680 = ±34 Ω → Bereich: 646 – 714 Ω

Ergebnis: Blau – Grau – Braun – Gold; 646 – 714 Ω

Kapitel 04

Was ist Verlustleistung und wie bestimmt man die Belastbarkeit?

Jeder Widerstand wandelt elektrische Energie in Wärme um. Zu viel Wärme zerstört das Bauteil. Die Nennleistung gibt an, wie viel Verlustleistung ein Widerstand dauerhaft abführen kann.

Achtung: Wird die Nennleistung überschritten, steigt die Bauteiltemperatur stark an. Folgen: dauerhafter Wertdrift, Durchbrennen der Widerstandsschicht, im schlimmsten Fall Brandentstehung.

Die drei Leistungsformeln

Elektrische Verlustleistung P

P = U · I → wenn U und I bekannt

P = I² · R → wenn I und R bekannt

P = U² / R → wenn U und R bekannt

P: Leistung in Watt [W]
U: Spannung in Volt [V]
I: Stromstärke in Ampere [A]
R: Widerstand in Ohm [Ω]

Warum drei Formeln? Je nach bekannten Größen wählt man die passende – so entfällt ein Zwischenschritt. Alle drei Formeln liefern dasselbe Ergebnis.

Nennleistungen und Baugrößen

Nennleistung	Typische Bauform	Anwendungsbereich
1/8 W (0,125 W)	Mini-THT, SMD klein	Signalschaltungen, Logik
1/4 W (0,25 W)	Standard-THT (Kohle/Metallschicht)	Allgemeine Elektronik, Prototypen
1/2 W (0,5 W)	Mittelgroßer THT	Netzteilschaltungen
1 W	Größerer THT	Leistungsstufen
2 W / 5 W	Drahtwiderstand auf Keramik	Leistungselektronik
10 W – 100 W	Drahtwiderstand + Kühlkörper	Industrieanlagen, Prüftechnik

Faustregel: Die Nennleistung soll mindestens doppelt so groß sein wie die berechnete Verlustleistung. Dieser Faktor 2 schützt vor Alterung, Temperaturschwankungen und kurzzeitiger Überlastung.

Auswahlkriterium Nennleistung

P_Nenn ≥ 2 · P_berechnet

⚡ Verlustleistungsrechner

Widerstand R 470 Ω

Spannung U 12,0 V

P = –

I = –

Empfohlene Nennleistung: –

Häufiger Fehler: Nur den Widerstandswert beachten, die Nennleistung ignorieren. Beispiel: 470-Ω-Widerstand (1/4 W) an 12 V → P = 12²/470 ≈ 0,31 W. Das übersteigt die 0,25-W-Nennleistung – der Widerstand brennt durch!

? Verständnisfrage: Ein 100-Ω-Widerstand liegt an 10 V. Welche Nennleistung ist mindestens zu wählen (Faktor 2)? ›

0,1 W → 1/8-W-Typ

0,5 W → 1/2-W-Typ

2 W → 2-W-Typ

10 W → 10-W-Typ

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Beispiel 1

Durch einen 220-Ω-Widerstand fließen 50 mA. Berechne die Verlustleistung und wähle die Nennleistung.

Lösung

I = 0,050 A; P = I²·R = 0,0025 · 220 = 0,55 W

0,55 · 2 = 1,1 W → nächster Normwert: 2 W

Ergebnis: P = 0,55 W → 2-W-Widerstand wählen

Beispiel 2

An R = 330 Ω liegen 5 V. Berechne Strom, Verlustleistung und empfohlene Nennleistung.

Lösung

I = 5/330 ≈ 0,01515 A ≈ 15,2 mA

P = 25/330 ≈ 0,0758 W ≈ 75,8 mW

75,8 mW · 2 = 151,5 mW → 1/4-W-Typ (250 mW) reicht

Ergebnis: I ≈ 15,2 mA; P ≈ 75,8 mW → 1/4-W-Typ

Aufgabe 1

Ein 1-kΩ-Widerstand liegt an 24 V. Berechne P und wähle die Nennleistung (Faktor 2).

Hinweis: P = U²/R

Lösung

P = 576/1.000 = 0,576 W; ×2 = 1,15 W → 2-W-Typ

Ergebnis: P = 0,576 W → 2-W-Widerstand

Aufgabe 2

Durch einen 47-Ω-Widerstand fließen 200 mA. Berechne P und empfohlene Nennleistung.

Hinweis: P = I²·R

Lösung

I = 0,200 A; P = 0,04 · 47 = 1,88 W; ×2 = 3,76 W → 5-W-Typ

Ergebnis: P = 1,88 W → 5-W-Drahtwiderstand

Aufgabe 3

Welche maximale Spannung darf dauerhaft an einem 1/4-W-Widerstand von 680 Ω anliegen?

Hinweis: P = U²/R → U = √(P · R)

Lösung

U = √(0,25 · 680) = √170 ≈ 13,04 V

Ergebnis: U_max ≈ 13 V

Aufgabe 4

Ein 4,7-kΩ-Widerstand hat 1/2-W-Nennleistung. Welcher Strom darf maximal fließen?

Hinweis: P = I²·R → I = √(P/R)

Lösung

R = 4.700 Ω; I = √(0,5/4.700) = √0,0001064 ≈ 0,01032 A ≈ 10,3 mA

Ergebnis: I_max ≈ 10,3 mA

Aufgabe 5

In einer 230-V-Schaltung soll ein 10-kΩ-Widerstand eingesetzt werden. Berechne P und wähle die Nennleistung (Faktor 2).

Hinweis: P = U²/R mit U = 230 V, R = 10.000 Ω

Lösung

P = 52.900/10.000 = 5,29 W; ×2 = 10,58 W → 15-W-Typ

Bei dieser Leistungsklasse: Drahtwiderstand mit Kühlkörpermontage

Ergebnis: P = 5,29 W → 15-W-Drahtwiderstand mit Kühlkörper

Kapitel 05

Welche Bauformen und Gehäuseformen gibt es bei Widerständen?

Widerstände gibt es in vielen Bauformen – je nach Anforderungen an Baugröße, Leistung, Genauigkeit und Montageart.

THT vs. SMD – die zwei Montagearten

THT-Widerstand (bedrahtet) vs. SMD-Widerstand im Vergleich

Eigenschaft	THT (Through Hole Technology)	SMD (Surface Mounted Device)
Montage	Durch Löcher in die Leiterplatte gesteckt und gelötet	Direkt auf Lötflächen gelötet
Baugröße	Größer (mehrere mm)	Sehr klein (0402, 0603, 0805, 1206)
Wertmarkierung	Farbringcode	3-stelliger Zahlenkode (z.B. 472 = 4,7 kΩ)
Leistungsbereich	1/8 W bis 100 W+	1/16 W bis ca. 2 W
Reparatur/Prototyp	Einfach – auf Steckbrett nutzbar	Schwieriger – kein Steckbrett
Serienproduktion	Aufwändiger (Bestückung)	Kostengünstiger (Maschinenmontage)

SMD-Zahlenkode lesen

SMD-Widerstandskode (3-stellig)

R = (Stelle1 · 10 + Stelle2) · 10^Stelle3 [Ω]

„472″: 47 × 10² = 4.700 Ω = 4,7 kΩ
„103″: 10 × 10³ = 10.000 Ω = 10 kΩ
„R47″: 0,47 Ω (R = Dezimalkomma)

Widerstandstypen nach Technologie

Typ	Aufbau	Toleranz	Einsatz
Kohleschicht	Kohleschicht auf Keramik	±5 %–±10 %	Allgemein, kostengünstig
Metallschicht	Metallegierungsschicht	±1 %–±2 %	Messtechnik, Präzision
Drahtwiderstand	Widerstandsdraht auf Keramikspule	±1 %	Hohe Leistung, Präzision
Metalloxidschicht	Metalloxid auf Keramik	±2 %–±5 %	Hohe Pulsbelastbarkeit
SMD-Chipwiderstand	Dickfilmtechnik auf Al₂O₃	±1 %–±5 %	Leiterplattentechnik

Norm: Widerstandswerte sind nach der E-Reihe gemäß ÖNORM EN 60063 (IEC 60063) standardisiert. E12 (12 Werte/Dekade) ist für Standardanwendungen üblich: 10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27 – 33 – 39 – 47 – 56 – 68 – 82. Die Kennzeichnung und Codierung regelt ÖNORM EN 60062.

Vorgehen bei der Widerstandsauswahl:

1. Widerstandswert berechnen → nächsten E12/E24-Normwert wählen
2. Verlustleistung berechnen → Nennleistung mit Faktor 2 wählen
3. Bauform: THT für Prototypen und Reparaturen, SMD für Serienproduktion
4. Toleranz: ±5 % für allgemeine Anwendungen, ±1 % für Messtechnik

? Verständnisfrage: Welchen Widerstandswert hat ein SMD-Bauteil mit der Aufschrift „473″? ›

473 Ω

4,73 kΩ

47 kΩ

470 kΩ

Fragen bei mündlicher Prüfung

Typische Prüfungsfragen mit vollständigen Musterantworten – zur Vorbereitung auf die Lehrabschlussprüfung.

01Erklären Sie das Ohmsche Gesetz und nennen Sie alle drei Formelvarianten!›

Das Ohmsche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einem linearen elektrischen Leiter bei konstanter Temperatur. Es gilt für alle ohmschen Widerstände.

R = U / I (Widerstand berechnen)

U = R · I (Spannung berechnen)

I = U / R (Strom berechnen)

R in Ohm [Ω], U in Volt [V], I in Ampere [A]
Bei konstanter Temperatur ist R konstant (lineares Verhalten)
Benannt nach Georg Simon Ohm (1789–1854)

Gedächtnisstütze: Das URI-Dreieck – die gesuchte Größe abdecken, die restlichen zwei ergeben die Formel.

02Was ist der Unterschied zwischen NTC und PTC? Nennen Sie je zwei typische Anwendungen!›

NTC und PTC sind temperaturabhängige Widerstände (Thermistoren) mit gegensätzlichem Verhalten:

NTC: R ↓ wenn T ↑ (Heißleiter)

PTC: R ↑ wenn T ↑ (Kaltleiter)

NTC-Anwendungen: Temperaturmessung (Fühlerelement), Einschaltstromdämpfung in Netzteilen
PTC-Anwendungen: Motorwicklungsschutz, selbstrückstellende Sicherungen (Polyfuses)

Merkhilfe: NTC → Niedriger Widerstand bei Wärme; PTC → Positiv steigend bei Wärme.

03Wie liest man den 4-Ring-Farbcode? Zeigen Sie am Beispiel Rot – Violett – Orange – Gold!›

Das 4-Ring-Farbcodesystem (ÖNORM EN 60062) codiert Widerstandswert und Toleranz:

Ring 1: Erste Stelle (1–9)
Ring 2: Zweite Stelle (0–9)
Ring 3: Multiplikator (Zehnerpotenz)
Ring 4: Toleranz (Gold=±5 %, Silber=±10 %)

Beispiel: Rot – Violett – Orange – Gold

R = (2·10 + 7) · 1.000 Ω = 27.000 Ω = 27 kΩ ±5 %

Rot=2, Violett=7 → Mantisse 27
Orange = ×1.000
Gold = ±5 % → Bereich: 25.650 – 28.350 Ω

04Erklären Sie die drei Formeln für die elektrische Verlustleistung und wann welche zu verwenden ist!›

Die elektrische Verlustleistung P gibt an, wie viel Energie pro Zeiteinheit in Wärme umgewandelt wird:

P = U · I → wenn U und I bekannt (direkte Messung)

P = I² · R → wenn I und R bekannt (Berechnung aus Schaltung)

P = U² / R → wenn U und R bekannt

Alle drei Formeln liefern dasselbe Ergebnis – Wahl nach gegebenen Größen
Einheit: Watt [W]
Für Bauteilauswahl: Nennleistung mindestens doppelt so groß wie berechnete Verlustleistung wählen

05Was ist der Unterschied zwischen THT- und SMD-Widerständen? Wann verwendet man welche Bauform?›

THT (Through Hole Technology): Bedrahtet, durch Löcher gesteckt und gelötet. Größer, einfach handhabbar, Steckbrett-tauglich, höhere Leistungsklassen möglich.
SMD (Surface Mounted Device): Auf Lötflächen gelötet. Sehr klein (z.B. 0805 = 2 mm × 1,25 mm), für maschinelle Bestückung optimiert, kostengünstiger in der Serienfertigung.

Faustregel: Prototyp/Reparatur → THT; Serienproduktion → SMD.

SMD-Kennzeichnung – 3-stelliger Zahlenkode:

z.B. „472″ = 47 × 10² = 4.700 Ω = 4,7 kΩ

06Was ist ein Potentiometer und wie unterscheidet es sich von einem Trimmer?›

Beide sind mechanisch verstellbare Widerstände mit Schleifkontakt und drei Anschlüssen:

Potentiometer: Für häufige Verstellung durch den Benutzer konstruiert (z.B. Lautstärkeregler, Helligkeitsregler). Robuste Mechanik, langer Lebenszyklus. Drehpoti oder Schiebepoti.
Trimmer: Nur für gelegentliche Justierung (meist einmalig bei Inbetriebnahme). Kleiner, kostengünstiger, Verstellung mit Schraubendreher.

Als Spannungsteiler (alle 3 Anschlüsse) oder als verstellbarer Widerstand (nur 2 Anschlüsse) verwendbar.

07Wie wählt man die richtige Nennleistung für einen Widerstand? Erklären Sie das Vorgehen Schritt für Schritt!›

Schritt 1: Verlustleistung berechnen (P = U·I, P = I²·R oder P = U²/R)
Schritt 2: Berechnete Leistung mit Faktor 2 multiplizieren (Sicherheitsreserve)
Schritt 3: Nächstgrößere genormte Nennleistung wählen

P_Nenn ≥ 2 · P_berechnet

Genormte Nennleistungen: 1/8 – 1/4 – 1/2 – 1 – 2 – 5 – 10 – 25 – 50 W

Der Faktor 2 ist nötig wegen: Temperaturschwankungen, Bauteilalterung, Messungenauigkeiten und kurzzeitiger Überlastung im Betrieb.

08Erklären Sie den LDR: Aufbau, Funktionsprinzip und typische Anwendungen in der Mechatronik!›

Ein LDR (Light Dependent Resistor) ist ein lichtabhängiger Widerstand auf Halbleiterbasis.

Aufbau: Mäanderförmige Schicht aus Cadmiumsulfid (CdS) auf keramischem Träger im transparenten Gehäuse
Funktionsprinzip: Lichtphotonen lösen Elektronen aus dem Halbleitergitter (innerer Fotoeffekt) → mehr freie Ladungsträger → geringerer Widerstand bei mehr Licht

Dunkel: R bis zu mehrere MΩ

Hell (1.000 lx): R ≈ 10 – 100 Ω

Anwendungen: Dämmerungsschalter, automatische Jalousiensteuerung, Lichtschranken, Sicherheitsschaltungen, Displayhelligkeit-Steuerung
Nachteil: Relativ langsame Reaktionszeit – für schnelle Anwendungen besser Fotodiode verwenden

Formelsammlung

Ohmsches Gesetz

R = U / I

R [Ω], U [V], I [A]

Spannung

U = R · I

U [V]

Strom

I = U / R

I [A]

Leistung (U · I)

P = U · I

P [W]

Leistung (I² · R)

P = I² · R

P [W], I [A], R [Ω]

Leistung (U² / R)

P = U² / R

P [W], U [V], R [Ω]

Nennleistung wählen

P_N ≥ 2 · P_ber

Sicherheitsfaktor 2

Max. Spannung

U_max = √(P · R)

aus P = U²/R

Max. Strom

I_max = √(P / R)

aus P = I²·R

4-Ring-Code

R = (R1·10+R2) · M

M = Multiplikator

SMD-Zahlenkode

R = XY · 10^Z [Ω]

XY Mantisse, Z Exponent

Einheiten-Umrechnung

1 kΩ = 1.000 Ω

1 MΩ = 1.000.000 Ω

Glossar

Widerstand (R): Elektrische Eigenschaft, die den Stromfluss hemmt. Einheit: Ohm [Ω].
Ohm [Ω]: SI-Einheit des Widerstands. 1 Ω = 1 V / 1 A.
Ohmsches Gesetz: R = U/I – gilt für lineare Widerstände bei konstanter Temperatur.
Festwiderstand: Widerstand mit konstantem, unveränderlichem Nennwert.
Potentiometer: Mechanisch verstellbarer Widerstand mit drei Anschlüssen.
Trimmer: Einstellwiderstand für gelegentliche Justierung (Schraubendreher).
NTC (Negative Temperature Coefficient): Heißleiter – Widerstand sinkt bei Erwärmung.
PTC (Positive Temperature Coefficient): Kaltleiter – Widerstand steigt bei Erwärmung.
LDR (Light Dependent Resistor): Fotowiderstand – Widerstand sinkt bei Beleuchtung.
Verlustleistung (P): In Wärme umgewandelte elektrische Leistung. Einheit: Watt [W].
Nennleistung: Maximal zulässige Dauerbelastung eines Widerstands ohne Beschädigung.
Farbringcode: System zur Codierung von Wert und Toleranz durch farbige Ringe (ÖNORM EN 60062).
Toleranz: Zulässige prozentuale Abweichung des realen Werts vom Nennwert.
THT (Through Hole Technology): Bedrahtete Bauteile, durch Löcher in der Leiterplatte gesteckt.
SMD (Surface Mounted Device): Oberflächenmontierte Bauteile, direkt auf Lötflächen befestigt.
E-Reihe: Normierte Zahlenwerte für Widerstände gemäß ÖNORM EN 60063 (E6, E12, E24 …).
Kohleschichtwiderstand: Aufgedampfte Kohleschicht; Toleranz ±5–10 %. Kostengünstig.
Metallschichtwiderstand: Metallegierungsschicht; Toleranz ±1–2 %. Für Präzision.
Drahtwiderstand: Widerstandsdraht auf Keramikspule; für hohe Leistungen ausgelegt.
Innerer Fotoeffekt: Licht löst Elektronen im Halbleiter aus dem Gitterverband – Grundprinzip des LDR.

Stand & Quellen

Stand: April 2025
ÖNORM EN 60062: Farbkodierung für Widerstände und Kondensatoren (IEC 60062)
ÖNORM EN 60063: Bevorzugte Zahlenreihen (E-Reihen) für passive Bauelemente (IEC 60063)
ÖNORM EN 60115-1: Festwiderstände für den Einbau in Geräte der Elektronik
ÖVE/ÖNORM EN 50110-1: Betrieb von elektrischen Anlagen
ESV 2012: Elektroschutzverordnung 2012 (BGBl. II Nr. 33/2012)
Moeller/Eichler: „Grundlagen der Elektrotechnik“, Westermann Verlag
Harriehausen/Schwarzenau: „Moeller Grundlagen der Elektrotechnik“, Springer Vieweg

Was ist elektrischer Widerstand und welche Einheit hat er?

Das Ohmsche Gesetz

Die Einheit Ohm [Ω]

Welche Widerstandsarten gibt es?

Festwiderstand

NTC und PTC – temperaturabhängige Widerstände

LDR – Lichtabhängiger Widerstand

Potentiometer und Trimmer

Wie liest man den Farbringcode?

Was ist Verlustleistung und wie bestimmt man die Belastbarkeit?

Die drei Leistungsformeln

Nennleistungen und Baugrößen

Welche Bauformen und Gehäuseformen gibt es bei Widerständen?

THT vs. SMD – die zwei Montagearten

SMD-Zahlenkode lesen

Widerstandstypen nach Technologie

Abschlusstest

Fragen bei mündlicher Prüfung

Formelsammlung

Glossar

Stand & Quellen