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TUM School of Natural Sciences |
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Strommessgeräte: Hitzdraht-, Weicheisen- und Drehspulinstrument
Kurzbeschreibung
Die drei Modelle im Plexiglasgehäuse werden nacheinander auf die Schreibprojektion gelegt und mit Strom beschickt (Heinzinger - Netzgerät). Die Funktionsweise ist beim Weicheisen und Hitzdrahtinstrument deutlich zu sehen. Zur besseren Veranschaulichung des Drehspulinstruments haben wir einen Hufeisenmagneten, in dem eine Spule drehbar gelagert ist (Schattenprojektion).
Betriebsanleitungen:Lampen, Elektrogeräte
Physikalische Erklärung
Beim Weicheisenisntrument ist ein beweglicher Eisenstab (Weicheisenkern) zwischen zwei Federn befestigt und ragt teilweise in eine Spule. Die Stellung des Weicheisenkerns wird über einen Zeiger dargestellt. Fließt nun Strom durch die Spule, so wird ein Magnetfeld erzeugt, welches den Weicheisenkern soweit in die Spule zieht, bis die Rückstellkraft der Feder gleich der magnetischen Kraft der Spule ist. Nach dem Abschalten des Stroms stellt die Feder den Zeiger wieder in die Nullstellung zurück. Ein Weicheiseninstrument kann sowohl zur Messung von Gleich- als auch Wechselstrom verwendet werden. Bei Messung eines Wechselstromes zeigt es den Effektivwert an.
Im Hitzdrahtinstrument wird der zu messende Strom über einen Hitzdraht (meistens Konstantan) geleitet. Der zu messende Strom erwärmt den Hitzdraht, der sich dadurch ausdehnt. Ein am Draht befestigter Faden wird von einer Feder über eine Rolle gezogen, die auf der Zeigerachse sitzt. Entsprechend der Dehnung der Rolle erhält man einen Zeigerausschlag. Nach dem Abschalten des Stroms kühlt sich der Draht wieder ab und zieht den Zeiger in die Nullstellung zurück. Ein Hitzdrahtinstrument kann sowohl zur Messung von Gleich- als auch Wechselstrom verwendet werden. Bei Messung eines Wechselstromes zeigt es den Effektivwert an.
In einem Drehspulinstrument befindet sich eine drehbare Spule im Feld eines Dauermagneten. Zwei Spiralfedern dienen sowohl der Stromzufuhr als auch der Rückstellung der Spule. Lässt man nun einen Strom durch die Spule fließen, so erzeugt man dadurch ein Magnetfeld und die Spule richtet sich im Feld des Dauermagneten soweit aus, bis die Rückstellkraft der Spiralfeder gleich der magnetischen Kraft ist. Ein am Spulenkörper befestigter Zeiger gibt uns die Stärke des Stroms durch die Spule an. Ein Drehspulinstrument dient zur Messung von Gleichstrom. Zur Messung von Wechselströmen muss ein Gleichrichter vorgeschaltet werden.