(ET3-14) Ideale und reale Spannungsmesser – Erklärung – Einfach gut erklärt

Inhaltsverzeichnis

Wie im letzten Kurstext berechnen wir nun nicht mehr selbstständig den Wert der Spannung. Stattdessen zeigen wir dir die praktische Lösung, die dir viel Rechenaufwand erspart. Mit dem Spannungsmesser stellen wir dir die Apparatur vor, die du als Techniker verwendest um diese Werte zu ermitteln.

 

 


Spannungsmesser (Voltmeter) – Überblick


“Der Spannungsmesser wird in der Fachliteratur und in deinem Betrieb vermutlich eher unter dem Namen Voltmeter gehandelt.”

 

Möchtest du neben der Spannung auch noch weitere Größen ermitteln, so solltest du ein Multimeter verwenden. Das Multimeter bietet den Vorteil, dass zusätzlich auch die Stromstärke, der Leitwert und der elektrischen Widerstand erfasst werden können.

 

In der nächsten Abbildung siehst du einen Voltmeter im Einsatz. Dieser ist an einer Autobatterie angeschlossen.

 

Voltmeter im Einsatz
Voltmeter im Einsatz

 


Spannungsmesser im Ersatzschaltbild


Ein Voltmeter misst die elektrische Spannung. Es liegt zwischen zwei Punkten eines elektrischen Netzwerks. Du siehst das Voltmeter im nächsten Bild als Schaltzeichen eingetragen.

Spannungsmesser
Spannungsmesser

 

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Wir wollen nun die Spannung direkt messen und dafür muss du die beiden Anschlüsse des Voltmeter mit den Schaltungspunkten verbinden. Es kann also anderes als beim Strommesser auf ein Aufschalten des Schaltkreises verzichtet werden.

 

undefiniert
Wie stellt man das im Ersatzschalbild dar?...

In Netzwerken findest du das Schaltzeichen für ein Voltmeter ganz einfach, denn es handelt sich um einen Kreis mit einem V darin.


Der Buchstabe V beschreibt dabei nicht das Instrument (Voltmeter), sondern stellt die Einheit der elektrischen Spannung dar: Volt

 

 

Ersatzschaltbild
Ersatzschaltbild

 

Eine Abweichung zwischen zwischen dem positiven und negativen Anschluss führt dazu, dass ein positiver Messwert angezeigt wird.

Das liegt daran, dass am positiven Anschluss das elektrische Potenzial höher ausfällt.

 

undefiniert
Moment mal.....

Jeder Techniker, der bisher genau aufgepasst hat, dem wird spätestens jetzt aufgefallen sein: Das Voltmeter verursacht aufgrund einer Potenzialdifferenz selbst ja einen gewissen Stromfluss im Netzwerk. Somit ist das Messergebnis verfälscht.

 

Die Lösung besteht darin, den Innenwiderstand R_{iV} (iV = innere, Voltmeter) derart groß zu halten, dass ein zusätzlicher Stromfluss unterbunden wird.

 


Spannungsmesser – ideal und real – Unterschiede


  • Ein idealer Spannungsmesser weist einen Innenwiderstand von R_{iI} = \infty auf. Obwohl sich dieser Wert jedoch nur im Modell realisieren lässt.

sowie

  • Ein realer elektronischer Spannungsmesser hingegen weist schon einen gewissen Widerstand auf, der je nach Messbereich bis zu 10 \MOmega betragen kann.

sowie

  • Diese Messgeräte gibt es in den unterschiedlichsten Ausführung. Du kannst diese teilweise sehr preiswert im Elektrofachhandel erwerben.

sowie

  • In Schaltplänen wird der reale Spannungsmesser durch einen idealen Spannungsmesser V und einen Widerstand R_{iV} realisiert. Beide werden parallel geschaltet.

 


Probleme beim Messen – Messungenauigkeit


Dadurch zeigt der reale Spannungsmesser zwar die abfallende Spannung über den Widerstand R_{L} an. Diese ist jedoch wegen des parallel geschalteten Widerstandes R_{iA} kleiner als die Spannung, welche ohne Messgerät durch diesen Widerstand fließen würde.

Das liegt daran, dass der Innenwiderstand des Voltmeters infolge des Stroms einen weiteren Spannungsabfall über den Innenwiderstand der Quelle R_i bewirkt.

Es entsteht eine Verfälschung des Messergebnisses. Diese Messung ist so nicht rückwirkungsfrei.

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Arbeitest du mit einem Zeigerinstrument ohne eingebauten elektronischen Verstärker, so unterscheiden sich die Innenwiderstände der einzelnen Strom– und Spannungsmessbereiche maßgeblich voneinander. Am ehesten merkst du diese Rückwirkung durch sprunghafte Veränderungen in deinen Messreihen.

 

 

Im nächsten Video findest du noch mal eine Zusammenfassung des Kurstextes und zusätzliche Informationen zur Spannungsmessbereichserweiterung. 


Lernclip
Spannungsmessbereichserweiterung

 

 

wie gehts weiter

Wie geht's weiter?

Das direkte und indirekte Messen stellen wir dir im nächsten Kurstext ausführlich vor.

 

Trainingsbereich

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