Ein Voltmeter ist ein elektronisches Instrument, mit dem die Potential- oder Spannungsdifferenz zwischen zwei Punkten in einem elektrischen oder elektronischen Schaltkreis gemessen wird. Die Einheit der Potentialdifferenz wird in Volt (V) gemessen.
Ein grundlegendes analoges Voltmeter besteht aus einem empfindlichen Galvanometer (Strommesser) in Reihe mit einem hohen Widerstand.
Der Innenwiderstand des Voltmeters sollte hoch sein. Andernfalls wird ein erheblicher Strom gezogen und der Betrieb der Schaltung beim Testen unterbrochen.
Analoge Voltmeter zeigen ihre Messwerte analog an (eine Nadel, die den Spannungsanteil im Stromkreis angibt), und digitale Voltmeter zeigen ihre Spannungswerte direkt in numerischer Form an.
Praktische Laborvoltmeter haben maximale Bereiche von 1000 bis 3000 V. Bei den meisten handelsüblichen Voltmetern haben sie unterschiedliche Maßstäbe, die um Potenzen von 10 erhöht werden. Zum Beispiel: 0-1 V, 0-10 V, 0-100 V und 0-1000 V.
Voltmeter, die hohe Potentialdifferenzen messen, erfordern viele Drähte und Isolatoren.
Auf dem Gebiet der Datenverarbeitung sind Standardlaborspannungsmesser geeignet, da die auftretenden Spannungen moderat sind, üblicherweise zwischen 1 V und 15 V.
Analoge Voltmeter werden im Allgemeinen verwendet, um Spannungen von einem Bruchteil eines Volt bis zu einigen tausend Volt zu messen.
Im Gegensatz dazu haben digitale Voltmeter eine höhere Präzision und werden für sehr kleine Spannungsmessungen in Labors und elektronischen Geräten verwendet.
Geschichte
Die Grundprinzipien hinter Voltmetern wurden vom dänischen Physiker Hans Christian Oersted im Jahr 1820 festgelegt, als er entdeckte, dass ein elektrischer Strom in einem Draht ein Magnetfeld um ihn herum erzeugte.
Das erste Amperemeter, ein empfindliches und nicht widerstandsfähiges Voltmeter, wurde 1820 vom Physiker André Ampère zur Strommessung verwendet.
Fast alle Arten von Voltmetern basieren jedoch auf Modellen, bei denen die Indikatoren in bewegliche Spulen eingebettet sind.
Dies wurde vom französischen Physiker Jacques-Arsene d'Arsonval im Jahr 1882 entwickelt. Seitdem hat seine Bewegungsfähigkeit zugenommen und einige moderne Modelle können bis zu 20.000 Volt messen.
Funktion
Ein Voltmeter ist ein Galvanometer, das modifiziert wurde, um die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis oder einer Reihe zu messen.
Ein Galvanometer ist ein von Jacques-Arsene d'Arsonval entwickeltes Instrument, bei dem gewickelte Drähte in ein permanentes Magnetfeld gebracht werden, das dann an einer Feder und einem kalibrierten Zifferblatt befestigt wird.
Galvanometer
Ein Galvanometer kann auch zu einem Amperemeter umgebaut werden, mit dem größere Ströme gemessen werden.
Wenn dieses Instrument jedoch zur Spannungsmessung verwendet wird, wird das in ein Voltmeter verwandelte Galvanometer parallel zu dem Bereich geschaltet, den es misst.
Da das Voltmeter an eine Parallelschaltung angeschlossen werden muss, muss es so aufgebaut sein, dass es einen hohen Widerstand aufweist.
In einem Stromkreis folgt der Strom immer dem Pfad des geringsten Widerstands. Bei der Messung der Potentialdifferenz in einem Teil eines Stromkreises ist es wichtig, diesen Teil bei Messungen so wenig wie möglich zu ändern.
Prinzip eines Voltmeters
Das allgemeine Prinzip eines Voltmeters besteht darin, dass es parallel zu dem Objekt geschaltet werden muss, an dem die Spannung gemessen werden soll.
Die Parallelschaltung wird verwendet, weil ein Voltmeter einen hohen Widerstandswert aufweist.
Auf diese Weise ist der Stromfluss nahezu Null, wenn dieser hohe Widerstand in Reihe geschaltet ist. Dies bedeutet, dass der Stromkreis geöffnet wurde.
In der Parallelschaltung ist bekannt, dass die Spannung gleich ist, so dass die Spannung zwischen dem Voltmeter und der Last nahezu gleich ist.
Theoretisch sollte für ein ideales Voltmeter der Widerstand unendlich sein, so dass der aufgenommene Strom Null ist; Auf diese Weise entsteht kein Leistungsverlust im Instrument.
Dies ist jedoch praktisch nicht möglich, da Sie kein Material mit unendlichem Widerstand haben können.
Praktische Anwendungen
Mit Voltmetern können Sie die Spannung oder die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten eines Stromkreises sicher messen und gleichzeitig die Spannung dieses Stromkreises nicht ändern.
Die Fähigkeit, Spannungen zu messen, ist für das Design und die Handhabung fortschrittlicher Technologien von entscheidender Bedeutung, hat aber auch andere Anwendungen.
Sie möchten beispielsweise einen Lüfter einschalten, aber wenn Sie ihn anschließen und einschalten, geschieht nichts. Obwohl der Lüfter möglicherweise beschädigt ist, wird die Steckdose möglicherweise nicht mit Strom versorgt.
Ein Voltmeter könnte verwendet werden, um die Steckerspannung zu messen; Wenn es nicht um 120V ist, ist der Stecker möglicherweise defekt.
Eine andere Verwendung besteht darin, festzustellen, ob ein Akku geladen oder entladen ist. Wenn ein Auto nicht anspringt, können Sie die Batteriespannung mit einem Voltmeter messen, um festzustellen, ob das Problem vorliegt.
Spannung wird in vielen Anwendungen im täglichen Leben verwendet. Stromübertragungsleitungen führen Strom mit verschiedenen Hochspannungspegeln von Hunderten bis Tausenden von Volt, die größer sind als die 120 V der üblichen Steckdosen.
Elektronische Geräte (wie Computer) erfordern eine präzise Spannungsregelung, arbeiten jedoch nur mit wenigen Volt und können selbst bei kleinen Spannungsschwankungen empfindlich sein.
Für diese verschiedenen Anwendungen gibt es verschiedene Arten von Voltmetern.
Typen
Nach dem Konstruktionsprinzip gibt es verschiedene Arten von Voltmetern. Sie können hauptsächlich klassifiziert werden in:
- Eisenvoltmeter (MI).
- Voltmeter vom Typ Elektrodynamometer.
- Induktionsvoltmeter.
- Elektrostatisches Voltmeter.
- Digitales Voltmeter (DVM).
- Permanentmagnet-Voltmeter (PMMC).
- Gleichrichtervoltmeter.
Voltmeter, die zum Messen hoher und gefährlicher Spannungen (z. B. Übertragungsleitungen) vorgesehen sind, haben eine zusätzliche Isolation zwischen den Testpunkten und dem Benutzer, um zu verhindern, dass der Benutzer einen Stromschlag erleidet.
Andere Voltmeter messen niedrige Spannungspegel an kleinen Objekten wie Computerchips mit immenser Präzision.
Die in diesen Fällen verwendeten Voltmeter können sehr klein sein und sind so ausgelegt, dass Rauschen aufgrund von Potentialunterschieden, die auf natürliche Weise in der Umgebung vorhanden sind oder von nahe gelegenen elektronischen Geräten stammen, beseitigt oder minimiert wird.
Das am häufigsten verwendete Voltmeter ist ein Handgerät mit einem Display und zwei elektronischen Kabeln. Diese Drähte sind mit zwei Punkten im Stromkreis verbunden und der Spannungspegel wird auf dem Bildschirm angezeigt.
Verweise
- Was ist ein Voltmeter? Von study.com wiederhergestellt
- Definition: Voltmeter. Von whatis.techtarget.com wiederhergestellt
- Funktionsprinzip des Voltmeters und Arten des Voltmeters. Von electric4u.com wiederhergestellt
- Voltmeter. Von schools.wikia.com wiederhergestellt
- Voltmeter. Von lidedpedia.com wiederhergestellt