Das Gesetz von Ohm besagt, dass das Verhältnis R von Spannung U und Strom I an einem Ohm’schen Widerstand konstant ist; also unabhängig davon, bei welcher Spannung und welchem Strom gemessen wird.
$$ R = U / I = konstant$$
Das bedeutet, dass wir den Widerstand als Bauteil mit einem Multimeter bei sehr kleiner Spannung messen können, die ihn garantiert nicht überlastet und wir uns dann nicht die Finger daran verbrennen und er sich bei größeren Spannungen genau so verhalten wird.
Umgekehrt bedeutet das aber auch, dass ein so gemessenes Bauteil nicht automatisch ein Ohm’scher Widerstand ist. Nur weil das Widerstands-Messgerät etwas misst, bedeutet das nicht, dass es ein Ohm’scher Widerstand ist. Mathematisch lässt sich das Verhältnis von angelegter Spannung zu fließendem Strom immer bilden. Ein Ohm’scher Widerstand ist es aber nur, wenn dieses Verhältnis bei allen relevanten Spannungen und Strömen gleich ist.
Näherungsweise können wir die meisten Stoffe als Ohm’sche Widerstände betrachten.
Die bekanntesten Ausnahmen in der Elektronik sind
- Grenzflächen von dotierten Halbleitern, also die PN-Übergänge
- Vakuumröhren, bei denen eine Austrittsarbeit für die Elektronen an der Kathode überwunden werden muss.
- Gasentladungslampen, oder verallgemeinert alle Vorgänge, bei denen eine Zündspannung überschritten wird
In solchen Fällen kann man dann Teile der Kennlinie mithilfe des differenziellen Widerstands beschreiben.
Sind Widerstände sehr klein, betrachtet man auch gern den Kehrwert. Das ist der Leitwert und der wird in der Einheit Siemens gemessen.
Um sich das alles zu veranschaulichen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die bekannteste ist wohl das URI-Dreieck. Als Eselsbrücke kann man dabei an den Schweizer Kanton Uri denken.
Als Grafik gibt es auch die Männchen: Die Spannung versucht den Strom durch die Schlinge des Stroms zu drücken. Dieses Bild funktioniert gut, wenn wir in der Schaltung eine sogenannte eingeprägte Spannung betrachten, also eine konstante Versorgungsspannung.
Dieses Bild hat aber seine Grenzen, wenn wir es mit einem eingeprägten Strom zu tun haben oder wenn der Widerstand sehr klein ist, so wie am Shunt eines Strommessgeräts. Hier stellt man sich besser vor, wie der Durchfluss von Wasser in einem Fluss den Wasserstand an einem Wehr ansteigen lässt. Die Menge an Strom bleibt also konstant, aber der Spannungsabfall am Widerstand wird mit dem Strom größer.