Elektrische Messungen

Was ist ein Stromkreis?

Jeder Stromkreis besteht aus einer Quelle und einem Empfänger elektrischer Energie, die durch Drähte miteinander verbunden sind. Was ein Draht ist, ist verständlich, aber als Empfänger und Quelle kann jede Kombination verschiedener Geräte sein. Der allgemeine Fall des einfachsten Stromkreises ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die elektrische Energiequelle kann eine herkömmliche Batterie oder ein leistungsstarkes Umspannwerk sein. Der in der Abbildung gezeigte Energieempfänger ist auch der vielfältigste - von einer Taschenlampe für eine Taschenlampe bis zu einem Wohnhaus. Das Anschließen der Kabel entspricht auch dem Stromverbrauch. Ferner werden nur Quellen und Empfänger mit geringem Stromverbrauch als nicht leistungsstärker als die erwähnte Glühbirne angesehen.

Für eine Stromquelle ist der Empfänger eine Last. So wird es am häufigsten genannt. Weiterhin werden in dem Artikel Widerstände, in einigen Fällen Glühbirnen, als Last verwendet.

Abbildung 1. Der einfachste Stromkreis

Der Stromkreis muss geschlossen sein.

Auf Haushaltsebene ist elektrischer Strom alles, was mit Elektrizität verbunden ist. Es gibt eine Steckdose an der Wand und ein elektrischer Strom lebt darin! Das ist eigentlich ein bisschen falsch. Und während nichts angeschlossen ist, gibt es keinen Strom. Es gibt Spannung, aber keinen Strom!

Elektrischer Strom fließt nur im geschlossenen Kreislauf. Wenn galvanische Batterieoder einfach eine Batterie liegt auf einem Tisch und die Spannung wird an keiner Stelle an ihren Klemmen angeschlossen. In diesem Zustand wird die Spannung als elektromotorische Kraft (EMF) der Quelle bezeichnet. In den Formeln und Schemata ist EMF mit dem Buchstaben E gekennzeichnet.

Ohmsches Gesetz für die ganze Kette

Wenn eine Last an die Batterie angeschlossen ist, fällt die Spannung aufgrund eines Spannungsabfalls am Innenwiderstand der Quelle, in diesem Fall der Batterie, etwas ab. Dieser Fall wird im Ohmschen Gesetz für die gesamte Kette berücksichtigt (siehe: Ohmsches Gesetz in einer populären Aussage) Die Schaltung selbst ist in Abbildung 2 dargestellt.

I = E / (R + r)

Der Ausdruck in Klammern ist der Gesamtwiderstand der Schaltung, der sich aus der Summe des Lastwiderstands und des Innenwiderstands der Batterie ergibt, angegeben durch einen kleinen Buchstaben.

Abbildung 2

Auf andere Weise wird dieser mathematische Ausdruck wie folgt geschrieben: E = I * (R + r) = I * R + I * r

Typischerweise wird das Produkt des Stroms durch den Widerstand als Spannungsabfall in der Schaltung bezeichnet. In diesem Fall ist der zweite Term in der Formel der Spannungsabfall über dem Innenwiderstand der Batterie. Durch diesen Wert wird die EMF der Batterie verringert.

Wenn sich die Batterie entlädt, wächst ihr Innenwiderstand und wird am Ende so groß, dass beim Anschließen der Last die gesamte EMK verbraucht wird, um ihren eigenen Widerstand zu überwinden. Und die Spannung an den Ausgangsklemmen wird sehr klein, es ist bereits unmöglich, Energie an einen externen Stromkreis zu übertragen. In solchen Fällen heißt es, dass die Batterie leer ist.

Um zu überprüfen, was gesagt wurde, können Sie die einfachste in Abbildung 3 gezeigte Schaltung zusammenbauen.

Abbildung 3

Ja, eigentlich muss nichts gesammelt werden. Schließen Sie einfach ein Voltmeter an die Batterie an und legen Sie dann einfach mit Ihren Händen einen Lastwiderstand an. Zum Testen von Krona-Batterien wird ein 100-Ohm-Widerstand als Last empfohlen. Das Voltmeter fällt je nach Innenwiderstand der Batterie leicht ab. Wenn das Voltmeter während eines solchen Tests eine Spannung unter 7 Volt anzeigt, muss die Krona ersetzt werden.

Das gleiche passiert bei der Verkabelung von Wohnungen. Es reicht aus, ein Bügeleisen, einen Kamin oder eine andere starke Last anzuschließen, da die Helligkeit der Lampen im Kronleuchter leicht verringert wird. Dies zeigt deutlich an, dass an den Drähten ein Spannungsabfall aufgetreten ist.In diesem Fall ist der Widerstand der Drähte der Innenwiderstand der Stromquelle.

In der Regel stehen sie nicht mit galvanischen Zellen vom Typ "Finger - kleine Finger" auf einer Zeremonie: Sie nehmen einfach einen Kurzschlussstrom und prüfen ihn, um das Multimeter in den Strommessmodus zu versetzen. Wenn das Element noch lebt, gibt es einen Strom von mehreren hundert Milliampere und ein frisches Element kann bis zu 3 ... 5 Ampere abgeben.

In keinem Fall sollte ein solcher Test mit Batterien durchgeführt werden, die wie galvanische Zellen aussehen. Ihr Gerät ist völlig anders und der Preis ist viel höher.

Ein universelles Instrument zur Messung elektrischer Schaltkreise ist ein Multimeter. Lesen Sie hier, wie Sie es privat nutzen können: "Ein Multimeter für" Dummies ": die Grundprinzipien des Messens mit einem Multimeter".

Siehe auch: Spannungsmessung und Strommessung