Der Widerstand $R$ sagt, wie stark ein Bauteil den Strom bremst. Du berechnest ihn aus der Spannung $U$ am Bauteil und der Stromstärke $I$ durch das Bauteil. Seine Einheit ist das Ohm, Zeichen $\Omega$: 1 Ω ist 1 V je 1 A.

Wovon der Widerstand eines Drahtes abhängt, findest du mit einem Versuch heraus. Aufbau: Ein Draht aus Konstantan (einer Legierung, das ist eine Mischung von Metallen) ist über ein Brett gespannt. Du schließt ihn an ein Netzgerät an. Ein Strommessgerät zeigt die Stromstärke, ein Spannungsmessgerät die Spannung am Draht. Durchführung: Du änderst jedes Mal nur eine Eigenschaft des Drahtes und rechnest dann $R = U / I$ aus. Schalte nach jeder Messung aus, damit der Draht nicht warm wird. Warum das wichtig ist, siehst du weiter unten.

Sicherheit: Mache den Versuch nur mit deiner Lehrkraft und nur mit einer Batterie oder einem Netzgerät mit wenigen Volt, nie an der Steckdose. Der Draht kann heiß werden.

Erste Messreihe: Der Draht ist immer derselbe (Konstantan, Querschnitt 0,10 mm²), die Spannung bleibt bei 2 V. Nur die Länge $l$ ändert sich.

Doppelte Länge, halbe Stromstärke, doppelter Widerstand. Vierfache Länge, vierfacher Widerstand. Der Widerstand ist proportional zur Länge: Das Doppelte der Länge ergibt das Doppelte des Widerstands. Im Modell der Elektronenleitung bewegen sich die Elektronen zwischen den Atomrümpfen, den festen Teilchen des Metalls. Auf einem längeren Weg stoßen sie öfter an.

Schneidest du einen Draht quer durch, siehst du eine Fläche. Ihr Inhalt heißt Querschnitt $A$ und wird hier in mm² angegeben. Ein dicker Draht hat einen großen Querschnitt.

Zweite Messreihe: Gleiches Material, Länge 2 m, Spannung 1 V. Nur der Querschnitt ändert sich.

Doppelter Querschnitt, doppelte Stromstärke, halber Widerstand. Der Widerstand ist umgekehrt proportional zum Querschnitt: Das Doppelte des Querschnitts ergibt die Hälfte des Widerstands. Das ist wie bei einer Straße: Eine breite Straße lässt mehr Autos gleichzeitig durch. Im dicken Draht haben mehr Elektronen nebeneinander Platz.

Dritte Beobachtung: Drähte aus verschiedenen Metallen haben bei gleicher Länge und gleichem Querschnitt sehr verschiedene Widerstände. Der Widerstand eines Drahtes von 1 m Länge und 1 mm² Querschnitt heißt spezifischer Widerstand $\rho$ (sprich: rho) des Stoffes. Er gehört zum Material und nicht zu einem bestimmten Draht. Seine Einheit ist $\Omega \cdot \text{mm}^2 / \text{m}$.

Die Werte sind gerundet und gelten bei 20 °C. Bei Eisen und Legierungen hängen sie von der Sorte ab. Ein Eisendraht hat bei gleichen Maßen etwa sechsmal so viel Widerstand wie ein Kupferdraht. Silber leitet am besten, ist aber teuer. Darum nimmt man Kupfer für Leitungen.

Fasst du alles zusammen, erhältst du das Widerstandsgesetz: Der Widerstand ist proportional zur Länge, umgekehrt proportional zum Querschnitt und proportional zum spezifischen Widerstand. Dabei gibst du $l$ in m, $A$ in mm² und $\rho$ in $\Omega \cdot \text{mm}^2 / \text{m}$ an. Probe mit der ersten Messreihe, Zeile 1 m: $R = 0{,}50 \cdot 1 / 0{,}10 = 5$, also 5 Ω. Das stimmt mit dem gemessenen Wert überein.

Der Widerstand eines Drahtes ändert sich auch mit der Temperatur. Bei Metallen wird er größer, wenn das Metall wärmer wird. Im Modell: Wärme heißt, dass die Atomrümpfe stärker zittern. Die Elektronen stoßen dann öfter an und kommen schlechter durch. Darum nennt die Tabelle oben die Temperatur 20 °C.

Es gibt Ausnahmen: Bei Heißleitern, die als Temperaturfühler dienen, sinkt der Widerstand beim Erwärmen. Konstantan ändert seinen Widerstand kaum mit der Temperatur, daher der Name. Man nutzt es für Messwiderstände.

Darum bleibt $R$ bei einem Draht nur gleich, wenn die Temperatur gleich bleibt. Das Ohmsche Gesetz gilt dann. Bei einer Glühlampe wird der Faden sehr heiß, und die Kennlinie ist deshalb nicht gerade.