Vorversuch: Längenausdehnung eines Drahtes beim Erwärmen
Ein einfacher Vorversuch macht deutlich, dass die Erwärmung eines Drahtes durch einen Stromfluss zu einer Ausdehnung des Drahtes führt. Der Draht wird also länger, wenn er heiß wird. Dazu spannst du einen dünnen Draht aus Eisen oder Konstantan mit einem Durchmesser von \(\varnothing =0{,}2\,\rm{mm}\) zwischen zwei Isolierstiele. In die Mitte hängst du eine kleine Masse von etwa 10g. Mit Hilfe eines Netzgerätes \(\left(I_{max}>2\,\rm{A}\right)\) sorgst du nun langsam für einen zunehmenden Stromfluss durch den gespannten Draht. Dabei beobachtest du den gespannten Draht bzw. die angehängte Masse.
Du kannst erkennen, dass sich der Draht ausdehnt, also länger wird, wenn der Draht durch einen Stromfluss erwärmt wird. Dabei gilt: Je stärker der Draht durch den Stromfluss erwärmt wird, desto stärker dehnt sich der Draht aus.
Funktionsprinzip eines Hitzdrahtstrommessers
Ein Hitzdrahtstrommesser nutzt den gezeigten Effekt der Längenausdehnung eines Drahtes bei Erwärmung durch einen Stromfluss aus, um die Stärke des Stromflusses zu bestimmen. Dazu wird die Verlängerung des Drahtes aufgrund der Erwärmung wie in der Animation dargestellt in eine Zeigerdrehung umgesetzt.
Vorteile
Der Hitzdrahtstrommesser hat als Stromindikator gegenüber einer einfachen Glühlampe den Vorteil, dass der Zeigerausschlag eindeutig feststellbar ist. Der Helligkeitseindruck der Glühlampe ist nicht immer eindeutig beschreibbar. So wirkt eine Glühlampe in einem dunklen Raum meist heller als die gleiche Lampe bei gleichem Stromfluss in hellem Sonnenlicht.
Nachteile
Ein Nachteil des Hitzdrahtstrommessers ist das träge Folgen auf Stromschwankungen. Beim Einschalten dauert es eine Zeit, bis sich der Draht erwärmt hat, der Zeigerausschlag nimmt erst langsam zu. Beim Ausschalten dauert es einige Zeit, bis sich der Draht vollständig abgekühlt hat, der Zeigerausschlag geht nur langsam zurück. Auch ist ein solches Messgerät für kleine Ströme ungeeignet, da sich der Draht hier nicht ausreichend erwärmt.