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Das Messwerk besteht aus einem Dauermagneten und einer Spule mit Eisenkern
(der verstärkt das Magnetfeld). Die Spule ist in Spitzenlagern sehr leicht drehbar
und wird durch zwei Spiralfedern in der Mittelposition fest gehalten. Die Federn sind
gleichzeitig die Stromzuführungen zur Spule.
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Drehspul-Messwerke sind grundsätzlich Strom-Messgeräte, denn nur ein fließender
Strom erzeugt das Spulen-Magnetfeld, das eine Wechselwirkung mit dem Dauermagnetfeld hat.
Da aber nach dem Ohm'schen Gesetz U = R x I die Spannung U dem Strom I proportional ist,
entspricht jedem Strom-Wert ein Spannungs-Wert gemäß dem Innenwiderstand R
des Gerätes.
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Das abgebildete Gerät ist ein altes Demonstrations-Messinstrument
der Firma Gossen.
Es hat eine große Skala, damit es auch aus größerer Entfernung abgelesen werden kann,
also in einer Klasse oder einem Hörsaal.
Auf der oberen Skala kann Gleichstrom (Gleichspannung) abgelesen werden.
Die Richtung wird angezeigt: Ausschlag nach links bedeutet negative Polung.
Die untere Skala ist für Wechselstrom (Wechselspannung). Weil die Drehspule auf Wechselstrom (50 Hz)
nicht reagieren kann, sie ist zu träge, wird dieser erst in Gleichstrom umgewandelt (gleichgerichtet).
Wenn der Zeiger auf einem Skalenendwert (60 Einheiten) steht,
bedeutet das 2 mA Gleichstrom (das entspricht 0,1 V Gleichspannung wegen des Innenwiderstandes von 50 Ohm)
oder
2 mA Wechselstrom (das entspricht jetzt 1,2 V Wechselspannung, durch den Gleichrichter ergibt sich ein
anderer Innenwiderstand.) Diese Werte dürfen nicht überschritten werden, weil die Drehspule
sonst zerstört wird.
Messbereichs-Erweiterung s.u.
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Das Gerät hat 3 Eingänge: ein gemeinsamer Massepol (rechts)und zwei getrennte für Gleich- und
Wechselstrom. Der Gleichstrom-Eingang (Mitte) führt direkt zur Drehspule, der Wechselstrom-Eingang (links)
zuerst zu einem Gleichrichter. |
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Da das Messwerk 3 Eingänge, der Kasten für die Vorschalt-Widerstände aber nur 2 Ein-
und Ausgänge (der mittlere dient nur als zusätzliche Befestigung) hat, ist der Schalter notwendig: Er schaltet
den Gleichrichter aus (Gleichstrom-Messung) oder ein (Wechselstrom-Messung); der mittlere Anschluss des
Messgeräts wird dann nicht benutzt.
Der Vorschaltkasten mit dem Drehschalter dient der Erweiterung des Messbereichs.
Um höhere Ströme und Spannungen messen zu können, muss das Gerät unempfindlicher gemacht
werden. Die dazu nötigen Vor- und Parallel-Widerstände sind in dem Kasten und werden durch
den Drehschalter in den Messkreis geschaltet.
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Um das Strom-Messgerät unempfindlicher zu machen (z.B. höchster Wert 6 mA statt
2 mA bei Anzeige 60 Einheiten), muss der Widerstand durch einen zusätzlichen Vorwiderstand auf das
Dreifache vergrößert werden.
Entspechendes gilt für die anderen Strom-Messbereiche.
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Um das Spannungs-Messgerät unempfindlicher zu machen (z.B. 6 V statt 0,1 V bei Anzeige 60 Einheiten) muss die Gesamtspannung
durch einen Parallelwiderstand von 0,8474 Ohm im Verhältnis 5,9 V zu 0,1 V aufgeteilt
werden.
Entspechendes gilt für die anderen Spannungs-Messbereiche.
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