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Einheit
mm²
Einfach erklärt
Der Leiterquerschnitt A ist die Fläche, die der Strom beim Durchqueren des Leiters „sieht" – vergleichbar mit einem Wasserrohr: Ein dickeres Rohr lässt bei gleichem Druck mehr Wasser mit weniger Widerstand fließen, ein dickerer Leiter mehr Strom mit weniger elektrischem Widerstand. Er wird in Quadratmillimetern (mm²) angegeben; haushaltsübliche Leitungen haben typischerweise 1,5mm² (Beleuchtungskreise) oder 2,5mm² (Steckdosenkreise). Verdoppelt man den Querschnitt bei gleicher Länge, halbiert sich der Widerstand des Leiters.
Merksatz: Doppelter Querschnitt bedeutet halber Widerstand bei gleichem Material und gleicher Länge – deshalb braucht man bei langen Leitungen oder hohen Strömen größere Querschnitte.
Fortgeschrittene Erklärung
Der Leiterquerschnitt geht direkt und umgekehrt proportional in den Gleichstromwiderstand R=ρ·l/A ein. Bei Wechselstrom mit hoher Frequenz reduziert der Skin-Effekt den effektiv genutzten Querschnitt, da der Strom zunehmend an den Rand des Leiters verdrängt wird – bei 50Hz ist dieser Effekt bei haushaltsüblichen Querschnitten vernachlässigbar und wird erst bei sehr großen Leiterquerschnitten oder deutlich höheren Frequenzen relevant.
Bei der Kabeldimensionierung nach DIN VDE 0298-4 wird der Querschnitt nicht allein nach dem gewünschten Widerstand bzw. zulässigen Spannungsabfall gewählt, sondern vor allem nach der zulässigen Strombelastbarkeit (Erwärmung, Verlegeart, Häufung mehrerer Kabel, Umgebungstemperatur) – oft ist deshalb aus thermischen Gründen ein größerer Querschnitt vorgeschrieben, als für den reinen Widerstand nötig wäre. Bei Litzenleitern (mehrdrähtig) wird der Nennquerschnitt als Summe der Einzeladerquerschnitte angegeben, was von der tatsächlichen Außenkontur des Leiters abweicht.
Wichtige Formeln und Zusammenhänge
A ist der Leiterquerschnitt in mm², ρ der spezifische Widerstand in Ω·mm²/m, l die Leiterlänge in m, R der Widerstand in Ω und d der Durchmesser eines Rundleiters in mm.
Beispiel und Vorgehensweise
Eine Kupferleitung (ρ=0,0178Ω·mm²/m) mit Länge l=10m soll einen Widerstand von höchstens R=0,1Ω haben. Gesucht ist der nötige Querschnitt.
- Gegeben: ρ = 0,0178 Ω·mm²/m, l = 10 m, R = 0,1 Ω.
- Formel wählen: A = ρ·l/R.
- Einsetzen: A = 0,0178·10/0,1.
- Rechnen: A = 1,78 mm².
- Ergebnis: gewählt wird der nächstgrößere Normquerschnitt, 2,5 mm².
Als Alternative wird ein Runddraht mit Durchmesser d=1,5mm geprüft, ob er für die zuvor berechnete Anforderung von 1,78mm² ausreicht.
Aus A=π·d²/4=π·(1,5mm)²/4=π·2,25/4≈1,77mm² zeigt sich, dass der 1,5mm-Runddraht mit ca. 1,77mm² knapp unter dem rechnerisch nötigen Querschnitt liegt. In der Praxis wählt man deshalb den nächsten Normquerschnitt (2,5mm²), um ausreichend Sicherheitsreserve gegenüber Toleranzen und Erwärmung zu haben.
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Passende Rechner
Weiterführend
Passende Berechnungen findest du im Rechnerbereich. Eigene Tabellen und Übersichten gibt es im Tabellenbuch.