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Spannung und Stromstärke messen


Die beiden wichtigen physikalischen Größen in einem elektrischen Stromkreis sind die Spannung und die Stromstärke (aus dieser Größe kann auch der Widerstand einer elektrischen Schaltung berechnet werden.

Die elektrische Spannung ist die "Kraft", die die Elektronen in einem geschlossenen Stromkreis transportiert. Es handelt sich hierbei um ein "elektrisches Feld", also eine Potentialdifferenz, die sich zwischen dem Pluspol und dem Minuspol einer Spannungs bzw. Stromquelle aufbaut. Am Minuspol herrscht ein Elektronenüberschuß, während am Pluspol ein Elektronenmangel herrscht. Zwischen diesen beiden Polen baut sich nun die elektrische Spannung auf

Die Stromstärke in einem Stromkreis ist gewissermaßen die Zahl der Elektronen, die durch den geschlossenen Stromkreis transportiert wird.  Daher die Stromstärke an, wie viele Elektronen einer bestimmten Stelle in einer bestimmten Zeit durch diese Stelle durchfließen. In den Naturwissenschaften wird diese physikalische Größe mit der Einheit Ampere bezeichnet. Gemäß der internationalen Definition von 1 Ampere, bedeutet ein Ampere, dass pro Sekunde ca. 6,2 Trillionen Elektronen pro Sekunde die gemessene Stelle im Stromkreis passieren.


Das Messen von Spannung und Stromstärke in einem einfachen Stromkreis

Messen der Spannung in einem Stromkreis

Damit wir die Spannung in einem Stromkreis messen, benötigen wir hierzu ein Messgerät. Dieses Spannungsmessgerät wird auch als Voltmeter bezeichnet. Wichtig ist der richtige Einbau des Messgerätes in den Stromkreis. Ein Voltmeter wird immer parallel zur Spannungsquelle in den Stromkreis geschaltet und niemals in Reihe.

Messen der Spannung

Dazu wird der Minuspol des Voltmeters mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden und der Pluspol mit dem Pluspol der Spannungsquelle. Will man nun (wie in der Abbildung gezeigt) die Spannung an einem Verbraucher messen, wird das Voltmeter parallel geschaltet, d.h. man verbindet die beiden Anschlüsse des Messgerätes mit den beiden Anschlüssen das Verbrauchers (beispielsweise mit den beiden Anschlüssen einer Lampe).

Moderne Spannungsmessgeräte können Wechselspannung oder Gleichspannung messen, dies muss am Messgerät eingestellt werden. Ebenso muss am Spannungsmessgerät auch eingestellt werden, welchen Spannungsbereich man messen will. Kennt man den Spannungsbereich vor beginn des Versuches nicht, so wählt man einen relativ großen Spannungsbereich am Messgerät (z.B. 0 bis 30 Volt). Anschließend kann man das Messgerät auf kleinere bzw. genauere Messbereiche (z.B. 0 bis 3 Volt) einstellen.


Messen der Stromstärke in einem Stromkreis

Ebenso wie die Spannung können wir die Stromstärke in einem Stromkreis mit einem Messgerät messen, einem sogenannten Amperemeter. Wie auch beim Messen mit einem Voltmeter ist es auch bei einem Amperemeter wichtig, dass es richtig in den Stromkreis geschaltet wird. Ein Amperemeter muss in einem Stromkreis immer in Reihe geschaltet sein, d.h. es muss mit anderen Bauteilen in Reihe geschaltet sein.

Messen der Sromstärke

Liegt bei einem Stromkreis Gleichstrom an, muss der Pluspol des Messgerätes mit dem Pluspol der Spannungs- bzw. Stromquelle und der Minuspol des Messgerätes mit dem Minuspol der Quelle verbunden sein. In einem einfachen geschlossenen Stromkreis spielt es keine Rolle, ob das Messgeräte vor oder hinter dem Verbraucher in den Stromkreis geschaltet wird., da bei einem einfachen, unverzweigten Stromkreis die Stromstärke an allen Stellen gleich ist. 

Moderne Spannungsmessgeräte können Wechselstrom oder Gleichstrommessen, dies muss am Messgerät eingestellt werden. Ebenso muss am Stromstärkemessgerät auch eingestellt werden, welchen Amperebereich man messen will. Kennt man den Bereich vor bBeginn des Versuches nicht, so wählt man einen relativ großen Amperebereich am Messgerät (z.B. 0 bis 3 Ampere). Anschließend kann man das Messgerät auf kleinere bzw. genauere Messbereiche (z.B. 0 bis 0,3 Ampere) einstellen.

Ebenso können heute moderne Messgeräte sowohl die Spannung- als auch die Stromstärke in einem geschlossenen Stromkreis messen. Solche Messgeräte werden auch als Vielfachmessgeräte bezeichnet.