Ph 12

Versuche

Ladungsmessung

Das Spiegelgalvanometer ist ein Drehspulinstrument.
Die vom Messstrom durchflossene Spule hängt an einem oben und unten fixierten Torsionsdraht, der meist auch als Stromzuführung dient. Als Zeiger dient ein Lichtstrahl, der an einem am Draht befestigten Spiegel reflektiert wird und dann auf eine Skala trifft.
Schickt man Strom durch die Spule, so wird sie zum Elektromagnet und versucht sich im Feld des Permanentmagneten zu drehen und damit Spiegel und reflektierten Lichtstrahl mitzudrehen. Diesem Drehmoment wirkt das rücktreibende Drehmoment des Torsionsdraht entgegen.
Auf Grund des relativ geringen rücktreibenden Drehmoment des Torsionsfadens und des schon bei kleinen Winkeln erheblichen Ausschlag des Lichtzeigers ist das Gerät für sehr kleine Ströme geeignet.
Das Spiegelgalvanometer ist insbesondere zur Messung von Ladungen geeignet, weil bei sehr kurzen Stromstößen (kürzer als die Schwingungsdauer des Galvanometers) das Spiegelgalvanometer kurz ausschlägt und dann hin und her pendelt wie eine Schaukel. Der dabei zu messende Maximalausschlag ist nur abhängig von der durchgeflossenen Ladung und unabhängig vom Verlauf des Stromstosses. Der Stoßausschlag bleibt also gleich, wenn man die Stromstärke verdoppelt und gleichzeitig die Durchflusszeit halbiert. Diese Art der Messung nennt man ballistische Messung.
Der Messverstärker
verstärkt über eine Halbleiterschaltung den fließenden Strom und schickt den verstärkten Strom über ein normiertes etwas unempfindlicheres Amperemeter. Durch einen eingebauten Kondensator wird er vor zu großen Strom bzw. Spannungsspitzen geschützt. Im Regelfall können solche Messverstärker Ladung sowohl ballistisch (also als Stoßausschlag) als auch statisch durch eine entsprechende Speicherschaltung messen.
Der Elektrometerverstärker
ist eine etwas einfachere Ausführung des Messverstärkers. Man steckt auf ein Ende einen Faradaybecher und misst die verstärkte Ladung die von diesem zum Potentialausgleich abfließt.

Kalibrierung
Zur Kalibrierung verwendet man eine aus mehreren Zellen bestehende Batterie, deren Spannung man vorher genau gemessen hat, einen großen Widerstand zu dem man den aus dem Datenblatt des Galvanometers erhältlichen Widerstand hinzurechnet, oder den man so groß wählt, dass der Galvanometerwiderstand (meist im 200 Ω -Bereich) keine Rolle spielt. Aus Widerstand und Spannung kann man die Stromstärke bestimmen und mittels der durch eine Kurzzeitstoppuhr festzulegenden Zeit die Ladung bestimmen.

In einer Tabelle stellt man Ladung Q(in As) und Ausschlag des Galvanometers in α (in Skalenteilen) gegenüber und kann so die Stromstoßkonstante bestimmen.