Messen der elektrischen Stromstärke

Elektrische Stromstärke messen

Zum Messen der elektrischen Stromstärke gibt es analoge Geräte mit Zeiger oder digitale Geräte mit Display.

Bei den Geräten mit Zeiger handelt es sich um sogenannte Drehspulmessgeräte, in denen die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms genutzt wird:

Ein Zeiger ist mit einer innerhalb eines Dauermagneten drehbar gelagerten Spule verbunden. Fließt Strom durch den Spulendraht, so erzeugt die Spule ein Magnetfeld, welches innerhalb des Magnetfeldes des Dauermagneten zu Anziehung oder Abstoßung führt, wodurch der Zeiger in Abhängigkeit von der Stromstärke verschieden weit ausschlägt.

Ein Messgerät zum Messen der Stromstärke wird als Amperemeter bezeichnet.

Schaltzeichen für ein Amperemeter:

In der Regel benutzt man zum Messen der Stromstärke sogenannte Multimeter (s.u.). Darunter versteht man Messgeräte, die neben der Stromstärke noch weitere Größen, wie z.B. die elektrische Spannung, messen können. Auch die im Physikunterricht verwendeten Geräte sind Multimeter. Ein Multimeter kann also als Amperemeter eingesetzt werden.

Wie schließt man ein Amperemeter an?

Das Amperemeter soll von dem gleichen Strom durchflossen werden, den wir messen wollen. Wir müssen es einfach in den Stromkreis integrieren, indem wir es in einer Reihe mit dem Verbraucher schalten.

Man sagt: Das Amperemeter wird “in Reihe” zum Verbraucher angeschlossen.

In einer Schaltskizze sieht das entsprechend folgendermaßen aus:

Umgang mit dem Multimeter

Beim Umgang mit einem Multimeter gibt es einige Dinge zu beachten. Da es eine Vielzahl von unterschiedlichen Multimetern gibt, lassen sich nicht zu allen Funktionen pauschale Aussagen treffen. Die meisten hier beschriebenen Hinweise treffen aber auf die nahezu alle Multimeter zu.

Das Foto rechts zeigt ein typisches in der Schule verwendetes Multimeter für Schülerübungen.

In der Regel hat ein Multimeter, wie auch das auf dem Foto, einen Drehschalter, der je nach zu messender Größe in die richtige Position gebracht werden muss.

Die Messgröße

Zunächst muss die richtige Messgröße ausgewählt werden – in diesem Fall die Stromstärke. Diese hat die Einheit Ampere, also muss der Drehschalter auf die Zahlen mit der Einheit A zeigen.

Gleichstrom und Wechselstrom

Multimeter eignen sich sowohl zum Messen von Gleichstrom als auch Wechselstrom. Gleichstrom wird mit DC (Direct Current), Wechselstrom mit AC (Alternating Current) abgekürzt. In Experimenten in der Schule wirst Du es in der Regel mit Gleichstrom zu tun haben.

Eine Batterie erzeugt immer Gleichstrom.

Zur Kennzeichnung von Gleichstrom und Wechselstrom werden neben den Bezeichnungen DC und AC folgende Symbole verwendet:

Gleichstrom:   =

Wechselstrom:   ∼

Der Messbereich

Je nachdem, wie groß die Stromstärke ist, die Du messen möchtest, musst Du den richtigen Messbereich auswählen.

Die angegeben Werte auf dem Multimeter sind immer die maximalen Werte, die Du im jeweiligen Messbereich messen kannst. Beim diesen Werten schlägt der Zeiger im jeweiligen Messbereich maximal aus.

Das bedeutet:

Der zu messende Wert darf nicht größer als der im Messbereich angegebene Wert sein, ansonsten kann das Messgerät beschädigt werden!

Da man vor dem Messen natürlich nicht wissen kann, wie groß die Stromstärke sein wird, der Messbereich aber nicht überschritten werden darf, beginne immer mit dem größten Messbereich! Je nachdem, wie weit der Zeiger ausschlägt, kannst Du dann auf einen kleineren Messbereich wechseln. Dadurch wird der Zeiger weiter ausschlagen, so dass Du genauer ablesen kannst.

Beispiel:

Du beginnst mit dem Messbereich 3 A. Steht der Zeiger zwischen 0 und 1 (schwarze Skala unten), so kannst Du auf den Messbereich 1 A wechseln. Sollte der Zeiger nun wieder zwischen 0 und 1 (schwarze Skala oben) stehen bleiben, so beträgt die Stromstärke weniger als 0,1 A, also weniger als 100 mA. Dann kannst Du den Messbereich 100 mA verwenden.

Ablesen

Da das Messgerät für verschiedene Messgrößen und verschiedene Messbereiche ausgelegt ist, musst Du beim Ablesen wissen, welche Skala Du verwenden musst.

Für das oben abgebildete Multimeter gilt:

• Wir verwenden nur die oberen beiden (schwarzen) Skalen, wenn der Zeiger ohne Strom ganz links auf der schwarzen Null steht (Schalterstellung links – Nullpunkt links).
• Nur im Messbereich 3 A verwenden wir die untere  der beiden schwarzen Skalen. Beim Vollausschlag beträgt die Stromstärke 3 A, der Zeiger steht auf der 3.
• In allen anderen Messbereichen verwenden wir die obere schwarze Skala, da die Maximalwerte aller anderen Messbereiche mit der Ziffer “1” beginnen (das kann bei anderen Multimetern unterschiedlich sein).

Dabei musst Du je nach Messbereich ggf. den angezeigten Wert mit 10 multiplizieren oder durch 10 dividieren.

Beispiele:

Messbereich 100 mA – Zeigerstellung 10 (maximaler Ausschlag) bedeutet 100 mA, Zeigerstellung 1 bedeutet 10 mA

Messbereich 1 A – Zeigerstellung 10 (maximaler Ausschlag)  bedeutet 1 A, Zeigerstellung 1 bedeutet 0,1 A = 100 mA

Die Verwendung digitaler Messgeräte ist ein wenig einfacher. Aber auch dabei musst Du einen geeigneten Messbereich auswählen und ggf. darauf achten, die richtigen Buchsen zum Anschließen der Kabel zu verwenden.

Beim Messen wird aber die richtige Einheit direkt angezeigt, so dass beim Ablesen kaum Fehler auftreten können.