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Elektrotechnische Grundbegriffe
Demnächst im Test:

HiFi-Lexikon: Elektrotechnische Grundbegriffe

(Widerstand, Ohmsches Gesetz, Spannung, Strom, Energie, Leistung)

Um zunächst ein grundlegendes Gefühl für elektrische Begrifflichkeiten wie „Widerstand“ zu bekommen, ist es durchaus hilfreich, sich vor Augen zu führen, wie sich Wasser verhält, wenn es durch Rohre beziehungsweise. Schläuche zum Beispiel zu einer Waschmaschine geleitet wird. Je nach a) Beschaffenheit des Rohres beziehungsweise der Waschmaschine (Durchmesser, Beschaffenheit des innenliegenden Rohrwand) ergibt sich b) unter einem bestimmten Druck, c) ein gewisses Maß oder Volumen an Wasserfluss, welches zu einem bestimmten Zeitpunkt das Rohr an einer bestimmten Stelle durchfließt.

Auch wenn das Beispiel bei näherer Betrachtung hinkt, so ist a) mit dem elektrischen Widerstand zu vergleichen, b) mit der elektrischen Spannung und c) mit der elektrischen Stromstärke.

Bei gegebener Spannung durch eine Quelle (z.B. eines HiFi-Verstärkers) ergibt sich nun aus dem Widerstand, der sich dem Strom entgegenstellt (Kabelwiderstand, Widerstand des Lautsprechers aber auch Innenwiderstand der Quelle selbst) eine gewisse Stromstärke. Ausgedrückt wird dieses Verhältnis durch das Ohmsche Gesetz:

R = U/I

R = Widerstand, gemessen in Ohm,

U= Spannung in V (Volt),

I= Strom in A (Ampere)

Deutlich wird: Je niedriger der Widerstand ist, desto höher wird das, was landläufig als „Stromverbrauch“ bezeichnet wird, denn: I = U/R

Grundsätzlich bedeutsam ist auch folgender Sachverhalt: Werden Widerstände in Reihe geschaltet (das Wasser muss durch zwei Rohrengstellen hintereinander laufen) addieren sich die Widerstände.

Rges= R1 + R2

Schaltungsbild:

reihen-schaltung
Werden Widerstände parallel geschaltet – das Wasser kann sich aufgrund einer Verzweigung vor der Rohrengstelle zusätzlich den Weg über ein zweites Rohr mit einer Engstelle bahnen – so verringert sich der Gesamtwiderstand des Systems:

1/Rges = 1/R1 + 1/R2
oder auch

Rges = (R1 x R2) / (R1 + R2)

Schaltungsbild:

parallel-schaltung
Der bekannte Begriff der (elektrischen) Leistung (P, gemessen in Watt) kann nun ebenfalls durch die genannten Größen ausgedrückt werden. Selbst intuitiv einleuchtend ist, dass ein höherer Strom bei gegebener Spannung eine höhere Leistung nach sich zieht: P = U x I. Kombiniert mit der Aussage des Ohmschen Gesetzes ergibt sich aber auch: P = U²/R.

Die Leistung ist eine zeitlose Größe, wohingegen die elektrische Energie oder Arbeit zusätzlich einen Zeitbezug erhält. Arbeit ist Leistung über einen gewissen Zeitraum und wird durch ein W (nicht zu verwechseln mit der Einheit Watt) symbolisiert. Die Einheit der elektrischen Arbeit/Energie ist entsprechend Wattsekunde (Ws) oder Kilowattstunde (kWh):

W = P x t

oder auch

W = U²/R x t

Ein wichtiger Schluss aus den genanten Sachverhalten ist: Große Lasten zeichnen sich durch niedrige Widerstände aus. Wichtig ist dies im HiFi-Bereich vor allen Dingen bei der Auswahl geeigneter Verstärker-Lautsprecherkombinationen, aber im Prinzip auch hinsichtlich jeglicher anderer Gerätekombination, wie der Kombination von CD-Player und Vorverstärker etc. (siehe auch Dämpfungsfaktor, Ausgangsimpedanz, Eingangsimpedanz)

Dass Cinch-, Lautsprecher-Kabel usw. selbstverständlich ebenfalls immer elektrische Widerstände darstellen, die in Reihe zu den verbundenen Geräten stehen, ist auch von nicht unerheblichem Einfluss.

Was die Abstimmung in einer HiFi-Kette allerdings noch schwieriger gestaltet, ist die Tatsache, dass aufgrund der vorliegenden Wechselspannung und der Verwendung von Bauteilen mit induktiven (typisch: Spulen) bzw. kapazitiven Widerständen (typisch: Kondensatoren), kein konstanter, wie oben beschrieben, ohmscher Widerstand vorherrscht. Vielmehr resultieren in Abhängigkeit einzelner Frequenzen – ein Musiksignal besteht ja aus einer Unzahl verschiedener Frequenzen – unterschiedliche Widerstandswerte, die mit der Veränderung der Frequenz eben auch einem ständigen Wechsel unterliegen.

Mehr zu diesem Sachverhalt finden Sie unter dem Stichwort Impedanz.


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