Leiterwiderstand

Leiterwiderstand ist der elektrische Widerstand eines einzelnen Leiters gegen den Fluss von elektrischer Energie. Er hängt hauptsächlich von dem Material, der Länge des Leiters, dem Querschnitt und der Temperatur ab. Die grundlegende Beziehung lautet R = ρ · L / A, wobei R der Widerstand, ρ die spezifische Widerstandsfähigkeit (Resistivität) des Materials, L die Länge und A der Querschnittsbereich ist. Die Resistivität ist temperaturabhängig und unterscheidet sich zwischen Materialien erheblich; so beträgt sie bei 20°C für Kupfer etwa 1,68 × 10^-8 Ω·m und für Aluminium etwa 2,65 × 10^-8 Ω·m.

Der Leiterwiderstand steigt mit zunehmender Temperatur, da die Elektronen stärker gestört werden. Eine gebräuchliche Näherung ist R(T) ≈ R0 [1 + α (T − T0)], wobei α der Temperaturkoeffizient des Materials ist (für Kupfer typischerweise rund 0,00393/°C). Allgemein gilt: längere Leiter oder kleinere Querschnitte erzeugen größeren Widerstand; eine Verdopplung der Länge verdoppelt den Widerstand, eine Verdopplung der Querschnittsfläche halbiert ihn.

Bei Gleichstrom ist der Leiterwiderstand rein ohmsch. Bei Wechselstrom können Frequenzeffekte auftreten: der sogenannte skin effect reduziert die effektive Leiterquerschnittsfläche, wodurch der effektive Widerstand mit zunehmender Frequenz leicht zunimmt. Bei sehr hohen Frequenzen können zusätzlich Proximity-Effekte auftreten.

Messmethoden umfassen direkte Widerstandsmessungen mit bekannten Spannungen und Strömen sowie Kelvin-/Vierdrahtmessungen, die Kontakt- und Anschlusswiderstände eliminieren. Der Leiterwiderstand ist eine zentrale Größe in der Berechnung von Spannungsabfällen, Wärmeverlusten und der Effizienz elektrischer Systeme.