Messfehlerschaltung – was ist das?

Jeder der sich schonmal etwas mit dem Thema Spannung und Strom messen beschäftigt hat, wird relativ wahrscheinlich über den Begriff „Stromfehlerschaltung“ oder auch „Spannungsfehlerschaltung“ gestolpert sein. Was das genau ist, was dabei passiert und vor allem auch warum, dass erkläre ich in diesem Beitrag.

Wie misst man generell?

Wem das noch nicht klar sein sollte, der kann jetzt noch mal sein Wissen auffrischen.

Um die Spannung zu messen, schalten wir unser Messgerät parallel zum Verbraucher. Dadurch greifen wir sozusagen zwei Punkte ab und können somit die Spannung messen.

Das mag jetzt etwas kompliziert erklärt sein, wichtig aber ist, dass man das Messgerät parallel schaltet. Hier nochmal ein kleines Beispiel zur Verdeutlichung:

Die Elektronen „wandern“ durch den Leiter. Dabei kommen sie an einem Widerstand vorbei. Vor diesem messen wir die „power“ der Elektronen. Nach dem Widerstand auch. In diesem Widerstand haben sie also etwas von ihrer Energie verbraucht, da die Spannung abgefallen ist. (Achtung! Dieses Beispiel dient nur zur Veranschaulichung. Energie geht weder verloren noch wird sie verbraucht. Energie wird lediglich in andere Energieformen umgewandelt –> Energieerhaltungssatz).

Beim messen des Stroms schalten wir das Messgerät in Reihe mit dem Widerstand. Wir wollen nämlich zählen, wie viel Ladung pro Zeit durch den Querschnitt eines Leiters fließt. Das können wir nur tun, wenn wir das Messgerät in Reihe schalten. Würden wir es parallel schalten, würde der Strom weiterhin durch den Leiter fließen und nicht durch das Strommessgerät.

Was bringt uns dieses Vorwissen?

Naja, wir wissen nun, dass bei einem Strommessgerät alle Elektronen durch dieses fließen müssen. Da wir diese so wenig wie möglich „ausbremsen“ wollen, muss das Messgerät einen möglichst Kleinen Innenwiderstand besitzen. Anders als beim Spannungsmessgerät. Hier wollen wir nur zwei Punkte abgreifen und nicht dass Strom durch das Voltmeter fließt. Deshalb muss dieser Gerät möglichst hochohmig sein.

Die Stromfehlerschaltung:

Bei der Stromfehlerschaltung ist der Strommesser vor den Spannungsmesser geschaltet. Dadurch misst man nicht nur den Strom, der durch den Widerstand fließt, sondern auch den, der durch den Spannungsmesser fließt. Deshalb ist der Gesamtstrom, der gemessen wird, um den Strom Iu, der durch den Spannungsmesser fließt, größer.

Die Spannungsfehlerschaltung:

Bei der Spannungsfehlerschaltung schafft man einen Spannungsteiler, der aus dem Strommesser und dem eigentlichen Widerstand besteht. Dadurch ist die gemessene Gesamtspannung um U I zu groß. Dies veranschaulicht die folgende Grafik:

Wann wie schalten?

Misst man nun einen sehr kleinen Widerstand, sollte man die Stromfehlerschaltung verwenden. Warum? Ganz einfach – Da wir wissen, dass der Innenwiderstand eines Spannungsmessers möglichst groß ist, verfälscht dieser große Widerstand das Ergebnis nicht viel, denn der meiste Strom fließt bedingt des Widerstandes durch den zu messenden Widerstand. Würden wir nun einen sehr hochohmigen Widerstand messen, könnte sich der Strom sogar gleichmäßig aufteilen, wodurch das Messergebnis extrem verzerrt werden würde.

Bei einem hochohmigen zu messenden Widerstand ist es genau anders herum. Hier sollte man die Spannungsfehlerschaltung verwenden. Dadurch, dass der Innenwiderstand eines Strommessers möglichst gering ist, fällt der Spannungsteiler bei einem hochohmigen Widerstand nicht weiter ins Gewicht. Sollten wir nun aber einen Widerstand mit 1 oder 2 Ohm messen wollen, wäre diese Messung unvorteilhaft, da das Strommessgerät das Ergebnis verzerren würde.

 

 

 

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