Stromzähler in Bildern

Die unten gezeigten Bilder stammen aus dem Physik-Lehrfilm „Elektrische Messgeräte“. Der Filmstreifen besteht aus fünf Abschnitten: Geräte des elektrostatischen Systems (Elektrometer, Voltmeter), Geräte des magnetoelektrischen Systems, Geräte des elektromagnetischen Systems, Ohmmeter und Geräte des elektrodynamischen Systems (Wattmeter).
Die Messung relativ kleiner Potentialdifferenzen erfolgt mit elektrostatischen Voltmetern. Sie nutzen die Wechselwirkung zwischen geladenen Platten mit großer Oberfläche. Bei elektrostatischen Voltmetern kann der Abstand zwischen den Elektroden (Platten) oder die aktive Fläche der Elektroden verändert werden. Sehr anschaulich und ausführlich zum Thema statische Elektrizität in Bildern wird hier beschrieben: Statische Elektrizität in einem Schulfilmstreifen






In den Geräten des magnetoelektrischen Systems wird die Wechselwirkung des Stroms mit einem Magnetfeld genutzt. Die Stärke des fließenden Stroms wird anhand der Spannung der Feder geschätzt, die den Draht hält.
Um die Wechselwirkung des Magnetfelds mit dem Strom zu verbessern, wird ein Multiturn-Rahmen verwendet. Elektromagnetische Kräfte erzeugen das Rahmendrehmoment. Der Rahmen hält kleinen Strömen in der Größenordnung von mehreren zehn Milliampere stand. Um große Ströme zu messen, ist parallel zum Rahmen ein Shunt-Widerstand eingebaut. Solche Geräte werden Amperemeter genannt. Bei Amperemetern zur Messung von Strömen bis 30 A sind Shunts im Gehäuse des Gerätes eingebaut. Bei der Messung großer Ströme werden externe Shunts verwendet. Bei niedriger Spannung an den Enden sind kleine Ströme im Rahmen möglich. Bei der Messung von Hochspannung wird ein zusätzlicher Widerstand in Reihe mit dem Rahmen geschaltet. Ein solches Messgerät wird Voltmeter genannt. Das Voltmeter wird parallel zu dem Abschnitt des Stromkreises geschaltet, in dem die Spannung gemessen wird.










Bei Messgeräten des elektromagnetischen Systems wird das Phänomen des Kernrückzugs in der Stromspule genutzt. Die Stromstärke wird durch die Spannung der Feder abgeschätzt. Die Spule kann flach oder rund sein. Um große Ströme messen zu können, bestehen die Spulen aus dickem Draht. Zur Messung hoher Spannungen (zige und hunderte Volt) besteht die Spule aus einem dünnen Draht und in Reihe dazu ist ein zusätzlicher Widerstand geschaltet.






Messgeräte, die über eine eingebaute Stromquelle verfügen und zur direkten Messung von Widerständen dienen, werden Ohmmeter genannt. Um den Strom zu messen, verfügt der Ohmmeterkreis über ein Milliamperemeter und um eine konstante Spannung an den Anschlüssen aufrechtzuerhalten, über einen variablen Widerstand.Die Konstanz der Spannung wird überwacht, indem vor jeder Messung die Klemmen geschlossen und die Nadel des Milliamperemeters mithilfe eines variablen Widerstands auf den Maximalwert des Stroms eingestellt wird. Die maximale Auslenkung des Pfeils entspricht einem Widerstand von Null zwischen den Klemmen. Bei geöffneten Klemmen (unendlicher Widerstand) ist der Strom im Stromkreis Null. Daher ist die Widerstandsskala das Gegenteil der aktuellen Skala.






In den Geräten des elektrodynamischen Systems wird das Prinzip der Wechselwirkung von Strömen genutzt. Leiter mit Strom in eine Richtung werden angezogen. Ihre Anziehungskraft ist proportional zur Stärke der Ströme in den Drähten. In den Geräten sind die Drähte zu Spulen geformt. Wenn die Ströme interagieren, dreht sich die bewegliche Spule und die Feder wird verdreht. Der Drehwinkel ist proportional zu den Strömen in den Spulen.
Die bewegliche Spule des Wattmeters ist parallel zur Last geschaltet und die stationäre Spule ist in Reihe geschaltet. Daher ist der Abschaltwinkel des Pfeils proportional zum Strom und zur Spannung in der Last, d. h. die Macht.





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