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Versuche

Kalibrierung eines Spannungsmessers

Bei der Einführung der Spannung als Basisgröße (Link am Ende dieses Artikels) wurde das Volt als die Spannung eines Normalelementes festgelegt. In der Regel stehen im Physikunterricht solche Normalelemente (NE) nicht zur Verfügung. Man weiß aber, dass die Serienschaltung von drei Normalelementen die gleiche Spannung besitzt wie die Serienschaltung zweier Monozellen (MZ).

Wie kann man experimentell - ohne Spannungsmesser - feststellen, dass drei Normalelemente in Serie, die gleiche Spannung wie zwei in Serie geschaltete Monozellen besitzen?

Aus obiger Feststellung kann man schließen, dass eine Monozelle die Spannung \(1,5 \, \rm{V}\) besitzt, da gilt: \(2 \cdot U_{\rm{MZ}} = 3 \cdot 1 \,  \mathrm{V} \rightarrow U_{\rm{MZ}} = 1,5 \, \mathrm{V}\)

Bei der im Folgenden beschriebenen Kalibrierung eines Spannungsmessers (meist sagt man dazu "Eichen", aber "Eichen" darf nur das Eichamt) verwendet man nun die Tatsache, dass die Spannung einer Monozelle bekannt ist.

Zur Spannungsmessung verwendet man meist ein Drehspulinstrument (Link am Ende dieses Artikels), wie du es schon bei der Strommessung kennengelernt hast. Würde man allerdings einen solchen Strommesser direkt an die Spannungsquelle anschließen, käme es zu einem viel zu großen Ausschlag. Daher schaltet man vor den Strommesser einen Vorwiderstand, der den Strom begrenzt. Diese Einheit aus Strommesser und Vorwiderstand bezeichnen wir als Spannungsmesser.

In der folgenden Animation ist die Kalibrierung eines Spannungsmessers mit Hilfe von Monozellen dargestellt. Dabei wird die Skala des Strommessers mit den bekannten Spannungswerten überschrieben (dahinter steckt natürlich die Festlegung der Vielfachheit der Basisgröße Spannung).

Abb. 3 Kalibrierung eines Spannungsmessers mit Hilfe von Monozellen