Big Bang Physik 6, Schulbuch

82  GG 6.2/G 6.2 Elektrizitätslehre/Elektrische Energie der Leiter (Abb. 23.10 a). In welche Richtung, das kannst du mit der rechten Hand bestimmen (b). Eine stromdurchflos- sene Leiterschleife beginnt sich daher im Feld eines Perma- nent-Magneten zu drehen (c). Dieser Effekt wird bei der Strommessung ausgenutzt. Statt einer einzelnen Schleife verwendet man hier aber viele Schleifen, also eine Spule (Abb. 23.11 a), weil dadurch die Genauigkeit erhöht wird. Fließt Strom durch den Leiter, dann dreht sich die Spule, und zwar umso stärker, je größer die Stromstärke ist. Solche Geräte nennt man Drehspul­ geräte , und wenn diese sehr genau messen, dann nennt man sie Galvanometer ( F7 ).  Info: Digitale Messgeräte Zum Elektromotor (Abb. 23.11 b) ist es nur mehr ein Katzen- sprung. Du musst dazu nur die Stromrichtung nach jeder halben Drehung der Leiterschleife umkehren. Das schafft man mit Hilfe von Schleifkontakten. Dadurch kannst du eine gleichmäßige Rotation erzeugen ( F7 ). Zusammenfassung Fließende Ladungen erzeugen ein magnetisches Feld . Auf diesem Prinzip beruhen sowohl Drehspulmessgeräte als auch Elektromotoren . Moderne Strommessgeräte sind digital und arbeiten mit dem Laden und Entladen von Kondensatoren. Abb. 23.10:  Die Richtung der Bewegung eines stromdurchflossenen Leiters in einem Magnetfeld kannst du mit der rechten Hand bestimmen (b). Der Daumen muss dabei in (technische) Strom- richtung zeigen und der Zeigefinger in Richtung des Magnet­ feldes (von Nord- zu Südpol). Der Mittelfinger gibt dir dann die Bewegungsrichtung des Drahtes an. Abb. 23.11:  a) Ein einfaches Drehspulgerät zur Messung der Strom­ stärke; b) Vereinfachte Darstellung eines Gleichstrommotors a) b) Z Digitale Messgeräte Die klassischen Drehspulgeräte (Abb. 23.11 und Abb. 23.12 links) sind – zumindest in der freien Wildbahn, also außer- halb von technischen Labors und Physiksammlungen – eher vom Aussterben bedroht. Heutzutage werden vor allem digi- tale Messgeräte verwendet (Abb. 23.12 rechts). Dabei erfolgt die Messung auf verschiedensten Arten. Wir schauen uns die am weitesten verbreiteten Geräte an. Sie bieten einen guten Kompromiss zwischen Genauigkeit und Kaufpreis. Außerdem kann man ihre Funktionsweise auch ohne Elekt- rotechnik-Studium verstehen. In diesen Geräten erfolgt die Messung mit Hilfe eines Kondensators. Darunter versteht man ein elektrisches Bauelement zum Speichern von Ladungen. Dieser Konden- sator wird durch die zu messende Spannung geladen ( U mess ). Je größer diese ist, desto stärker lädt sich der Kondensator auf (Abb. 23.13, siehe auch Kap. 25.6, S. 102). Anschließend wird er mit einer genau bekannten Spannung, die das Gerät selbst liefert, wieder entladen. Diese so ge- nannte Referenzspannung ( U ref ) muss dazu umgekehrt am Kondensator angelegt werden. Die Entladezeit ( t 2 ) wird mit der Ladezeit ( t 1 ) verglichen und damit die Messspannung nach der Gleichung U mess = U ref · ( t 2  / t 1 ) errechnet. Nach die- ser Methode kann man auch die Stromstärke messen, weil bei konstantem Widerstand Spannung und Stromstärke proportional sind (siehe Abb. 23.22; S. 86). Obwohl diese Geräte völlig anders arbeiten als Drehspulgeräte, gelten für Strom- und Spannungsmessungen dieselben Prinzipien (Kap. 23.3; S. 83). i Abb. 23.12:  Links ein analoges Drehspulgerät: Die Anzeige erfolgt dabei immer über einen Zeiger (siehe Abb. 23.11 a). Rechts ein digitales Messgerät mit Kondensator Abb. 23.13:  Arbeitsweise eines digitalen Messgeräts: Je größer die Messspannung, desto stärker lädt sich der Kondensator in der Ladezeit auf und desto länger dauert daher das Entladen. Bei der roten Linie sind Lade- und Entladezeit gleich groß und daher auch die Spannungen. Bei der schwarzen Linie ist die Messspannung 2,5-mal so groß wie die Referenzspannung. Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv