Strom- und Spannungsmessung II

In der Klasse N haben wir bereits Strom- und Spannungsmessgeräte und ihre Schaltsymbole kennengelernt. Ein Strom- oder Spannungsmessung soll den Stromkreis möglichst wenig beeinflussen, da der eigentliche Betrieb normalerweise ohne die entsprechenden Messgeräte erfolgt. Dazu besitzen Strom- und Spannungsmessgeräte unterschiedlich hohe Innenwiderstände. Der Innenwiderstand gibt an, wie stark der Stromfluss durch das Messgerät begrenzt wird und entspricht im Prinzip einem normalen Widerstand. Der Innenwiderstand wird ebenfalls in Ohm angegeben.

1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit einer Spannungsquelle links, einem Messgerät „V“ parallel zur Spannungsquelle, einem Messgerät „A“ im oberen horizontalen Zweig und einem Widerstand „R“ im rechten vertikalen Teil.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis aus geraden Leitern. Auf der linken vertikalen Seite ist eine Spannungsquelle und parallel dazu ein Messgerät „V“ eingezeichnet. Rechts davon befindet sich in der Mitte des oberen horizontalen Leiters ein Messgerät „A“. In dem rechten vertikalen Leiter ist ein Widerstand dargestellt, beschriftet mit „R“. Ein horizontaler Leiter führt vom unteren Ende des Widerstands zurück zur Spannungsquelle. Es sind keine weiteren Zahlen, Werte oder Textbeschriftungen vorhanden.
Abbildung EA-3.2.1: Gleichzeitige Strom- und Spannungsmessung

Ein Strommessgerät wird in Serie / Reihe zu dem zu vermessenden Bauteil, z. B. einem Widerstand, geschaltet. Durch das Bauteil fließt also dieselbe Stromstärke wie durch das Messgerät. Damit der Stromfluss möglichst wenig durch das Messgerät beeinflußt wird, besitzt das Strommessgerät einen geringen Innenwiderstand.

Im Gegensatz dazu haben Spannungsmesser einen hohen Innenwiderstand. Das Messgerät wird parallel in den Stromkreis eingebaut. Es verbindet damit zwei unterschiedliche Punkte im Stromkreis. Die angezeigte Spannung ist nun ein Maß für die Stärke der Ladungstrennung zwischen diesen zwei Punkten. Ein Stromfluss über diesen Parallelzweig würde die Ladungstrennung aber gerade wieder abbauen und dies wird durch den hohen Innenwiderstand verhindert.

Idealerweise hätte ein Strommessgerät einen Widerstand von $\qty{0}{\ohm}$ und ein Spannungsmessgerät einen Widerstand von $\qty{\infty}{\ohm}$. In der Praxis ist das jedoch nicht erreichbar. Genau damit beschäftigen wir uns in der Klasse A noch etwas genauer.

EI101: Wie werden elektrische Spannungsmessgeräte an Messobjekte angeschlossen und welche Anforderungen muss das Messgerät erfüllen, damit der Messfehler möglichst gering bleibt? Das Spannungsmessgerät ist ...
EI102: Welche Schaltung mit idealen Messgeräten könnte dazu verwendet werden, den Wert eines Widerstandes anhand des ohmschen Gesetzes zu ermitteln?

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