(ET1-22) Der elektrische Leitwert – [Erklärung, Formel & Beispiele]

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Inhaltsverzeichnis:

In diesem Kurstext erklären wir dir alles rund um das Thema elektrischer Leitwert und stellen dir die zugehörigen Formeln vor. Denn neben dem elektrischen Widerstand ist der elektrische Leitwert eine Größe, die du für deine Prüfung kennen solltest.

Für ein optimales Verständnis helfen dir in diesem Kursabschnitt drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET1-Grundlagen der Elektrotechnik  

 

Elektrischer Leitwert – Definition

Merk’s dir!

“Der elektrische Leitwert G besagt, wie stark der elektrische Strom durch einen Leiter fließt.”

Elektrischer Leitwert - Glühbirne
Elektrischer Leitwert – Glühbirne

Der Elektrische Leitwert – Grundlagen

Die Größe G einer Leitung oder eines Bauteils gibt uns an, wie stark der elektrische Strom durch diese fließt. Ein Leiter welcher elektrischen Strom gut leitet, hat einen hohen Leitwert und folglich einen niedrigen Widerstand.

Je größer der elektrische Leitwert eines Leiters oder elektrischen Bauteils, desto besser leitet er oder es den elektrischen Strom.

 

Merk’s dir!

Dieser lässt sich aus dem Kehrwert des elektrischen Widerstandes bilden und ist eine Kenngröße eines elektrischen Bauteils.

 

Vorsicht!! Verwechslungsgefahr!… 

Bitte verwechsele G nicht mit der elektrischen Leitfähigkeit \kappa, denn bei letzterer handelt es sich um eine Materialkonstante. Alternativ sprechen wir aber auch vom spezifischen Leitwert.

Sie gibt uns Auskunft darüber wie gut sich ein Leiter eignet um elektrischen Strom zu leiten. So erlaubt uns die Elektrische Leitfähigkeit Aussagen darüber zu treffen ob 

  • Leiter (Metalle)
  • Nichtleiter (Isolatoren)
  • Halbleiter (Leitfähigkeit hängt von äußeren Einflüssen ab)

vorliegt.

Berechnet wird die elektrische Leitfähigkeit wie folgt:

  \kappa = \frac{1}{\rho}

 

Die Einheit der elektrischen Leitfähigkeit ist:

  \frac{m}{\Omega \cdot mm^2}

 

Berechnung – Elektrischer Leitwert- Formel & Kurzzeichen

Ein elektrischer Leitwert G errechnet sich aus dem Kehrwert des elektrischen Widerstandes R → Somit kann der Wert auch mit der Angabe von Spannung und Stromstärke errechnet werden nach dem Ohmschen Gesetz:

 

G          Kurzzeichen

  G = \frac{1}{R} = \frac{I}{U}        Elektrischer Leitwert

  • R =Elektrischer Widerstand in Ohm (Ω)

sowie

  • I = Elektrische Stromstärke in Ampere (A)

sowie

  • U = Elektrische Spannung in Volt (V)

 

Einheit des elektrischen Leitwertes – Dimension

Die Einheit dieser elektrischen Größe ist Siemens. Diese Einheit ergibt sich aus dem Kehrwert der Einheit für den Elektrischen Widerstand.

Ein Siemens (S) ist eine abgeleitete Einheit der bekannten SI-Einheiten.

  1 S = \frac{1}{\Omega}          Dimension des elektrischen Leitwertes

 

Beispiele: Elektrische Leitwerte

Beispiel 1 – Aufgabenstellung

Der Elektrische Leitwert - Beispiel
Der Elektrische Leitwert – Beispiel

 

Du sitzt gerade Gedankenversunken an deinem Arbeitsplatz, als dein Chef merkt, dass du anscheinend nichts zu tun hast. Das geht gar nicht! – denkt sich dein Chef, kommt zu dir herüber und möchte, dass du den elektrischen Leitwert eines Bauteils ausrechnest. Um es dir “besonders” schwierig zu machen, hat er für dich aber nur die Angabe des elektrischen Widerstandes in Höhe von 70 Ω (Ohm).

 

Lösung

Für dich überhaupt kein Problem und du fängst an ihm vorzurechnen:

G = \frac{1}{R} = \frac{1}{70 \Omega} = 0,0142 S

 

Dein Chef nickt zufrieden. Aber mittlerweile kennen wir ihn ja besser und wissen, das war es noch nicht.

 

Beispiel 2 – Aufgabenstellung

Nach einer guten halben Stunde sieht er dich wieder herumsitzen und denkt sich – “Das gibt es doch gar nicht!” – Er schnappt sich das erst beste elektrische Bauteil aus dem Regal und schreitet direkt zu dir hin. Er drückt dir das Bauteil in der Hand und gibt dir die Angabe der elektrischen Stromstärke mit 8 A (Ampere) und die Angabe der elektrischen Spannung mit 4 V (Volt). “Los Ausrechnen” – sagt er und geht.

 

Lösung

Aber auch das kann dich nicht verunsichern und du fängst an zu rechnen:

G = \frac{1}{R}

 

Du weißt

  R = \frac{U}{I}

somit gilt:

G = \frac{1}{R} = \frac{I}{U} = \frac{8 A}{4 V} = 2 S

Aufgabe gelöst und du kannst endlich weiterarbeiten.

 

Merk’s dir!

Vielleicht fällt dir mal ein Buch in die Hand, das aus dem angloamerikanischen Sprachraum entstammt. Hier wird die Einheit nicht in S (Siemens) angegeben, sondern mit einem umgedrehten Omega:

1 S = 1 \mho

Das Mho ist Ohm, nur rückwärts geschrieben.

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem du nun den “elektrischen Leitwert, also den Gegenspieler vom Widerstand” kennst, stellen wir dir im nächsten Kurstext ausführlich nochmals das Ohm’sche Gesetz im Detail vor.

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