Mir ist folgende theoretische Aufgabe leider nicht ganz klar:
Wenn ich bei einem belasteten Spannungsteiler den Strom und die Spannung
am Lastwiderstand messen möchte, bei welcher Auslegung habe ich dann den
geringsten Messfehler aufgrund des Multimeters?
- bei R1,R2,RL mit einigen Ohm
- bei R1,R2,RL im kOhm Bereich
- bei R1,R2,RL im MOhm Bereich
Wenn ich sie groß wähle, dann fällt an den Widerständen im Vergleich zum
Innenwiderstand des Amperemeters ja viel mehr Spannung ab ist -->
geringster Fehler bei der Spannungsmessung.
Doch wenn ich sie sehr klein wähle, dann fließt weniger Strom durch das
Voltmeter --> geringster Fehler bei der Spannungsmessung.
Kann man da jetzt überhaupt sagen was richtig ist?
Oder ist die Strommessung kritischer als die Spannungsmessung und es
sollten möglichst große R verwendet werden?
Vielen Dank!
Andreas schrieb:> Kann man da jetzt überhaupt sagen was richtig ist?
Wenn du die Eigenschaften deiner Messgeräte kennst, ist es doch kein
Problem die als Schaltungsbestandteil mit zu berücksichtigen und anhand
der angezeigten Werte den tatsächlichen Wert zu bestimmen.
Zeige mal einen Schaltplan.
Anders rum:
Das Messgerät hat einen gewissen Innenwiderstand, nur ein ideales
Messgerät hätte unendlich viel Ohm - gibt es aber leider nicht.
Das Messgerät wird beim Messen parallel zu R1 oder R2 geschaltet, und
verändert somit den Spannungsteiler.
Je geringer die Widerstandwerte des SPannungsteilers sind, umso weniger
wirkt sich das Multimeter aus (ergibt sich aus der Formel für die
Parallelschaltung):
Rges = 1 / (1/Ra + 1/Rb)
Mein obiger Kommentar bezog sich auf die Spannungsmessung.
Bei der Strommessung schaltest du dass Messgerät in Reihe zu RL. Ein
Ideales Amperemeter hätte null Ohm Innenwiderstand. In der Praxis muss
man leider mit Innenwiderständen von einigen Milliohm bis Ohm rechnen.
Je größer RL ist, umso weniger Einfluss hat der Innenwiderstand des
Amperemeters. Denn der Gesamtwiderstand auf RL und Amperemeter ist die
Addition der beiden Widerstandwerte.
1
R1 R2
2
+Ub o---[===]---+---[===]---| GND
3
|
4
+-----(V)---| GND
5
|
6
(A)
7
| RL
8
+---[===]---|
Also zusammengefasst: R1 und R2 möglichst klein, aber RL möglich groß.
Dann hast du die geringsten Messfehler.
Oder anders herum betrachtet: Man nimmt ein Voltmeter mit möglichst
großem Innenwiderstand und ein Amperemeter mit möglichst geringem
Widerstand.
Vielen Dank!!
Ist mir jz alles klar soweit.
Die Frage kommt aus einer Übung an der Uni aber dort konnte ich bei dem
Beispiel keine andere Größenordnung des Lastwiderstandes wählen.
Dort soll ich mich zwischen den 3 Größenordnungen aller Widerständen
entscheiden und auch begründen warum..
Doch wie soll es da eine richtige Entscheidung geben, wenn gilt:
"Also zusammengefasst: R1 und R2 möglichst klein, aber RL möglich groß.
Dann hast du die geringsten Messfehler."
?
Andreas schrieb:> bei welcher Auslegung habe ich dann den> geringsten Messfehler aufgrund des Multimeters?
???
sortiere mal deine Worte
des Multimeters -> Singular, also nur eines vorhanden?
somit ist gleichzeitige Strom und Spannungsmessung nicht möglich, du
kannst dich jedes mal umentscheiden ob spannungsrichtige Messung oder
stromrichtige Messung.
Willst du beides zur gleichen Zeit hast du eh andere Probleme,
1. nur ein Gerät vorhanden,
2. nur eine Möglichkeit gibt es, stromrichtige oder spannungsrichtige
Messung.
Man kann aber die Fehler vernachlässignbar minimieren, kommt auf die
inneren Werte deines Multimeters an.
Noch eine Frage, soll der Spannungsteiler stabilisieren?
Sry für meine ungenaue Ausdrucksweise!
Gemessen wird gleichzeitig die Spannung und der Strom am Lastwiderstand
mit 2 Multimetern.
Nun stellen sich folgende Fragen:
Annahme: R1,R2,RL müssen alle entweder im kOhm,Ohm oder MOhm Bereich
liegen
-Wie hochohmig sollen alle 3 Widerstände ausgelegt werden?
-Wie sollen die Messgeräte angeordnet werden?
Vielen Dank für eure Hilfe!
> Wie sollen die Messgeräte angeordnet werden?
Das habe ich oben gezeichnet.
> Wie hochohmig sollen alle 3 Widerstände ausgelegt werden?
Kommt auf die Innenwiderstände der beiden Meßgeräte an. Wenn du diese
beiden Werte hast, kannst du die Meßfehler bei allen drei Szenarien
ausrechnen und das beste Ergebnis nehmen.
Wobei ich einen Haken kommen sehe: Es könnte folgendes passieren:
> bei R1,R2,RL mit einigen Ohm
Spannungsmessung gut aber Strommessung schlecht.
> bei R1,R2,RL im kOhm Bereich
Beide Messungen schlecht.
> bei R1,R2,RL im MOhm Bereich
Strommessung gut aber Spannungsmessung schlecht.
Dann hast du zwei Fälle die gleichzeitig gut und schlecht sind. Nach
welchen Kriterien entscheidest du dann, welche der beiden die bessere
ist?
Verstehst du woraus das hinaus läuft? Du musst die beiden Messungen
(Strom, Spannung) einzeln betrachten, um die Frage ordentlich zu
beantworten.
So beeinflusst das Amperemeter die Spannungsmessung am wenigsten. Aber
das Voltmeter wird mehr Spannung anzeigen, als tatsächlich an RL
anliegt.
1
R1 R2
2
+Ub o---[===]---+---[===]---|
3
|
4
+-----(V)---|
5
|
6
(A)
7
| RL
8
+---[===]---|
So beeinflusst das Amperemeter die Spannungsmessung mehr, dafür zeigt
das Voltmeter jedoch die Spannung an, die an RL anliegt.
1
R1 R2
2
+Ub o---[===]---+---[===]---|
3
|
4
(A)
5
|
6
+-----(V)---|
7
|
8
| RL
9
+---[===]---|
Wenn du die Leistung an RL messen sollst, ist die zweite Schaltung
jedenfalls die bessere. Wenn du jedoch primär die Ausgangsspannung des
Spannungsteilers messen sollst, dann ist die erste Schaltung die
bessere.
Auch hier gibt es kein einfach Antwort, welche Lösung richtig oder ideal
ist. Es kommt darauf an, was du messen willst.
Beide Varianten beeinflussen den Spannungsteiler jedenfalls annähernd
gleich, sofern man davcon ausgeht, dass der Innenwiderstand des
Amperemeters viel kleiner ist, als der Innenwiderstand des Voltmeters
(was in der Regel der Fall ist).
Jedoch wissen wir nicht, ob die Messgeräte dem Regelfall entsprechen.
Andreas schrieb:> Die Frage kommt aus einer Übung an der Uni ...Andreas schrieb:> Nun stellen sich folgende Fragen:>> Annahme: R1,R2,RL müssen alle entweder im kOhm,Ohm oder MOhm Bereich> liegen>> -Wie hochohmig sollen alle 3 Widerstände ausgelegt werden?> -Wie sollen die Messgeräte angeordnet werden?
An der Uni solltet ihr in der Lage sein, die Messfehler auf Grund der
nicht idealen Eigenschaften der Messinstrumente als Funktion der
Widerstände auszudrücken. Bei gegebenen Messgeräteeigenschaften ergibt
sich daraus, wie sich die Wahl der Widerstände auf die Fehler auswirkt.
