2.1.1 Spannungsmessung mit einem Drehspulinstrument

Dipl.-Ing. G. Lebelt
2.1.1
2.1.1 Spannungsmessung mit einem Drehspulinstrument
Sachworte: Spannungsmessung, Drehspulinstrument, Spannungsquelle, Leerlaufspannung, Innenwiderstand
An den beiden Klemmen der Spannungsquelle von Bild 1 wurde mit einem Spannungsmesser der Wert UM gemessen.
Ri
Uq
UM
RM
Spannungsquelle
Bild 1
Gegeben sind:
Innenwiderstand der Quelle:
Ri = 1 kΩ
Widerstand des Messgerätes: RM = 15 kΩ
gemessene Spannung:
UM = 10,0 V
a) Wie groß ist die Leerlaufspannung Uq der Quelle allgemein und zahlenmäßig?
Die gemessene Spannung ist nicht gleich der Leerlaufspannung Uq, da der Quelle durch
das Messinstrument ein Strom entnommen wird. Dieser führt zu einem Spannungsabfall
am Innenwiderstand Ri der Quelle.
Die Betrachtung der Schaltung als Spannungsteiler führt zur Lösung:
UM
RM
=
Uq
Ri + RM
⎛
Ri + RM
R ⎞
= UM ⎜1+ i ⎟
RM
RM ⎠
⎝
⎛
1 kΩ ⎞
U q = 10,0 V ⎜ 1 +
⎟ = 10,7 V
⎝ 15 k Ω ⎠
Uq = UM
Übungen zum Buch Schrüfer Elektrische Messtechnik
www.schruefer-messtechnik.de/emt-uebungen/loesungen /2.1.1-u_mess_drehspul-02b
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b) Weshalb unterscheidet sich die gemessene Spannung UM von der Leerlaufspannung Uq?
Der durch das Messinstrument fließende Strom IM verursacht am Innenwiderstand Ri der
Spannungsquelle einen unerwünschten Spannungsabfall, sodass die Spannung Uq zu klein
gemessen wird. Ein Spannungsmesser sollte deshalb einen möglichst niedrigen Messwerkstrom IM, entsprechend einem möglichst hohen Innenwiderstand RM, aufweisen.
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