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Versuche

Unbelasteter Spannungsteiler

Mit einem Spannungsteiler kann man Spannungen bereitstellen, deren Wert zwischen dem Wert \(U_0\) einer vorgegebenen Quelle und nahezu \(0\,\rm{V}\) liegt.

Spannungsteiler mit diskreten Widerständen

Bei einer Serienschaltung von zwei diskreten Widerständen \({R_1}\) und \({R_2}\) teilt sich die Gesamtspannung \(U_0\) im Verhältnis der Widerstandswerte auf.

Da durch beide Widerstände der gleichgroße Strom fließt, gilt zuerst einmal \[{I_1} = {I_2} \quad \left( 1 \right)\]Nach dem Gesetz von OHM gilt für die Spannungen, die über den Widerständen abfallen\[{U_1} = {R_1} \cdot I_1 \Leftrightarrow I_1 = \frac{{{U_1}}}{{{R_1}}} \quad(2)\]bzw.\[{U_2} = {R_2} \cdot I_2 \Leftrightarrow I_2 = \frac{{{U_2}}}{{{R_2}}} \quad(3)\]Wegen \((1)\) kann man nun die beiden rechten Seiten von \((2)\) und \((3)\) gleichsetzen und erhält für das Verhältnis der Spannungen\[\frac{{{U_1}}}{{{R_1}}} = \frac{{{U_2}}}{{{R_2}}} \Leftrightarrow \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{R_1}}}{{{R_2}}}\]Durch die Auswahl der Widerstandswerte kann auf diese Weise die Spannung \(U_0\) beliebig aufgeteilt und somit z.B. an \({R_1}\) jede Spannung zwischen \(0\,\rm{V}\) und \(U_0\) abgegriffen werden.

Spannungsteiler mit einem Widerstandsdraht

Verwendet man anstelle der beiden diskreten Widerstände einen Widerstandsdraht mit einem verschiebbaren Abgriff, so können die Teilspannungen stufenlos variiert werden.

Bei Anschluss eines hochohmigen Voltmeters zwischen den Punkten A und K ergaben sich z.B. die folgenden Ergebnisse:

l  in cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
U in V
0
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
Abb. 3 Aufbau, Durchführung und Beobachtung des Versuchs mit einem Spannungsteiler mit Widerstandsdraht

Fährt man mit dem Schleifkontakt K von A nach E, so stellt man am Spannungsmesser einen linearen Spannungsanstieg fest. Greift man mit K z.B. bei der halben Drahtlänge ab, so zeigt das Voltmeter auch die halbe Gesamtspannung.

Hinweis: Bei dem in der Animation in Abb. 3 dargestellten Aufbau kommt man mit K nicht direkt an die Punkte A und E.