Ein Stück resistive material mit elektrischen Kontakten an beiden enden.
Der Widerstand eines bestimmten Leiters hängt von dem Material ab, aus dem er besteht, und von seinen Abmessungen. Für ein gegebenes Material ist der Widerstand umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche. Beispielsweise hat ein dicker Kupferdraht einen geringeren Widerstand als ein ansonsten identischer dünner Kupferdraht., Auch für ein gegebenes Material ist der Widerstand proportional zur Länge; Beispielsweise hat ein langer Kupferdraht einen höheren Widerstand als ein ansonsten identischer kurzer Kupferdraht. Der Widerstand R und die Leitfähigkeit G eines Leiters mit gleichmäßigem Querschnitt können daher als
R = ρ ℓ A, G = σ A ℓ berechnet werden . {\displaystyle {\begin{aligned}R&=\rho {\frac {\ell }{A}},\\G&=\sigma {\frac {A}{\ell }}.,\ ende{ausgerichtet}}}
wobei ℓ {\displaystyle \ell } die Länge des Leiters ist, gemessen in Metern, A ist die Querschnittsfläche des Leiters , gemessen in Quadratmetern, σ (sigma) ist die elektrische Leitfähigkeit, gemessen in Metern pro Meter (S·m−1), und ρ (rho) ist der elektrische Widerstand (auch als spezifischer elektrischer Widerstand bezeichnet) des Materials, gemessen in Ohm-Metern (Ω·m). Der Widerstand und die Leitfähigkeit sind Proportionalitätskonstanten und hängen daher nur von dem Material ab, aus dem der Draht besteht, nicht von der Geometrie des Drahtes., Widerstand und Leitfähigkeit sind kehrwerte: ρ = 1 / σ {\displaystyle \rho =1/\sigma } . Der Widerstand ist ein Maß für die Fähigkeit des Materials, elektrischen Strom zu widerstehen.
Diese Formel ist nicht genau: Sie geht davon aus, dass die Stromdichte im Leiter völlig gleichmäßig ist, was in der praktischen Situation nicht immer der Fall ist. Diese Formel bietet jedoch immer noch eine gute Annäherung für lange dünne Leiter wie Drähte.
Eine andere Situation, für die diese Formel nicht genau ist, ist mit Wechselstrom (AC), da der Hauteffekt den Stromfluss in der Nähe der Mitte des Leiters hemmt., Dann unterscheidet sich der geometrische Querschnitt von dem effektiven Querschnitt, in dem tatsächlich Strom fließt, so dass der Widerstand höher als erwartet ist. In ähnlicher Weise erhöhen sich, wenn zwei Leiter nahe beieinander Wechselstrom tragen, ihre Widerstände aufgrund des Näherungseffekts. Bei kommerziellen Leistungsfrequenzen sind diese Effekte für große Leiter, die große Ströme tragen, wie z. B. Sammelschienen in einer Umspannstation, oder große Stromkabel, die mehr als einige hundert Ampere tragen, signifikant.,
Abgesehen von der Geometrie des Drahtes hat die Temperatur auch einen signifikanten Einfluss auf die Wirksamkeit von Leitern. Die Temperatur beeinflusst die Leiter auf zwei Arten: Erstens können sich Materialien unter Wärmeeinwirkung ausdehnen. Die Menge, die das Material ausdehnt, wird durch den für das Material spezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestimmt. Eine solche Ausdehnung (oder Kontraktion) verändert die Geometrie des Leiters und damit seinen charakteristischen Widerstand. Dieser Effekt ist jedoch im Allgemeinen in der Größenordnung von 10-6 gering., Eine Temperaturerhöhung erhöht auch die Anzahl der Phononen, die innerhalb des Materials erzeugt werden. Ein Phonon ist im Wesentlichen eine Gitterschwingung oder vielmehr eine kleine harmonische kinetische Bewegung der Atome des Materials. Ähnlich wie das Schütteln eines Flipperautomaten dienen Phononen dazu, den Weg der Elektronen zu stören und sie zu streuen. Diese Elektronenstreuung verringert die Anzahl der Elektronenkollisionen und verringert daher die Gesamtmenge des übertragenen Stroms.