Big Bang Physik 6, Schulbuch

84  GG 6.2/G 6.2 Elektrizitätslehre/Elektrische Energie Zusammenfassung Die zu bestimmende Größe darf durch die Messung nicht beeinflusst werden. Deshalb muss ein Amperemeter seriell geschaltet werden und einen möglichst kleinen Widerstand haben. Ein Voltmeter muss parallel geschaltet werden und sollte einen möglichst großen Widerstand haben. 23.4 Kühe leben gefährlich Widerstand und spezifischer Widerstand In diesem Abschnitt geht es um den elektrischen Wider- stand. Er gibt den Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke an. Z Was versteht man unter der Driftgeschwindigkeit der Elektronen? Schau nach in Kap. 23.1, S. 80! Warum sind elektrische Leitungen im Haushalt fast immer aus Kupfer? Warum sind Überlandleitungen (Abb. 23.17) aus Aluminium? Warum sind Griffe von Werkzeugen und Leitungs- kabel im Haushalt mit Kunststoff überzogen? Warum befinden sich zwischen Überlandleitun- gen und Masten lange Aufhängungen aus Glas- oder Porzellan (Abb. 23.17)? F13 W1  Abb. 23.17:  Überlandleitungen bestehen aus Aluminium und die Aufhängungen aus Glas oder Porzellan. F14 W2  F15 W2  Die Lösung des Problems: Das Voltmeter wird parallel geschaltet ( F10 ). Damit meint man, dass der Strom gleichzeitig durch Birne und Voltmeter fließt. Das Voltmeter muss aber einen sehr hohen Widerstand haben (Tab. 23.3 rechts). Dann fließt ein sehr kleiner Strom durch das Voltmeter, der die Spannung der Batterie praktisch nicht beeinflusst. Dieser Strom wird vom Messgerät dann in eine Voltzahl „übersetzt“.  Experiment: Kurzer Kurzschluss 2 Die Spannung, also der „elektrische Höhenunterschied“, ist nur indirekt messbar. Vergleichbar ist das damit, dass du den Höhenunterschied zwischen einem Stausee und der Station misst, indem du die Fließgeschwindigkeit des Wassers in einem sehr dünnen, parallelen Rohr feststellst und diese dann in den Höhenunterschied „übersetzt“. Das funktioniert sogar dann, wenn gar kein Wasser durch das dicke Rohr fließt. Dieser Fall entspricht der Leerlaufspan- nung bei einer Batterie. Du siehst also, dass im Gerät selbst immer der Strom gemessen wird ( F9 ). In der Praxis verwendet man Multimeter, mit denen man durch Umschalten Strom und Spannung messen kann.  Info: Multimeter Kurzer Kurzschluss 2 Miss zunächst die Spannung einer Flachbatterie in unbelas- tetem Zustand. Der Wert sollte dann, je nachdem wie neu die Batterie ist, um 4,5V liegen (Abb. 23.15a). Weil sie in die- sem Fall kein Gerät betreibt, spricht man von Leerlaufspan- nung . Wenn du jetzt die Batterie kurz schließt, dann sinkt die Spannung fast auf null ab (b). Du darfst die Batterie nur kurz kurzschließen, weil sie dabei schnell leer wird. Das Wesentliche ist: Wenn sich der Stromfluss einer Batterie ändert, dann ändert sich auch ihre Spannung! Das liegt am Innenwiderstand, den jede Batterie besitzt (siehe auch F32 , S. 89). Deshalb darf bei der Spannungsmessung auch der Stromfluss in einer Schaltung nicht beeinflusst werden. Die Spannung, die die Pole einer Batterie im Betrieb auf- weisen, nennt man übrigens die Klemmenspannung . e Abb. 23.15:  a) Leerlaufspannung; b) Bei einem Kurzschluss fällt die Spannung der Batterie praktisch auf null ab. Multimeter Die beiden Messgeräte in Abb. 23.12 (S. 82) sind sogenannte Multimeter , also Vielfachmesser. Durch Umschalten kannst du den Innenwiderstand des Gerätes verändern und aus ihm je nach Bedarf ein Amperemeter (kleine Widerstände von 0,001 bis 100 Ω ) oder ein Voltmeter (große Widerstände von 9 k Ω bis 100M Ω ) machen. i Abb. 23.16:  Schaltplan eines analogen Multimeters: Der Messbereich ist mit 100M Ω auf das Messen sehr hoher Spannungen einge- stellt (zur Einheit Ω siehe Kap. 23.4). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv