Messungen mit dem Multimeter - Carl-Engler

Praktikum zur Computertechnik
Laborversuch:
1
Carl-Engler-Schule Karlsruhe
BS / BK / FS
Messungen mit dem Multimeter
Information
Mit dem Multimeter lassen sich Spannung U, Strom I und Widerstand R messen (siehe Seite 3).
•
Bei der Spannungsmessung wird das Messgerät parallel zum Messobjekt geschaltet.
•
Bei der Strommessung wird der Stromkreis an einer Stelle geöffnet. Das Messgerät wird in den
Stromkreis geschaltet. Es überbrückt diese Lücke.
•
Bei der Widerstandsmessung wird das Messobjekt aus der Schaltung herausgenommen. Der
erforderliche Messstrom kommt aus der Batterie, die im Messgerät eingebaut ist.
2
Aufgaben
2.1
Einzelwiderstand
2.1.1 Messung A
Wählen Sie einen Widerstand im Bereich 100 Ω ≤ R ≤ 5 k Ω. Messen Sie den Widerstandswert R mit dem
Multimeter. Schließen Sie den Widerstand an eine Gleichspannungsquelle an. Stellen Sie eine beliebige
Spannung (bis 15V) ein. Messen Sie die Spannung U und den Strom I.
2.1.2 Messung B
Wiederholen Sie die Messung mit dem selben Widerstand bei einer anderen Spannung.
2.1.3 Messung C
Wiederholen Sie die Messung mit einem anderen Widerstand bei der selben Spannung wie bei Messung B.
2.1.4 Auswertung
Stellen Sie in einer Skizze die jeweilige Messschaltung dar. Geben Sie den eingestellten Messbereich und
die verwendeten Anschlussbuchsen an.
Erstellen Sie in der Tabellenkalkulation ein Mess- und Auswerteprotokoll in der dargestellten Form.
Schreiben Sie zu jedem Aufgabenteil einen Kommentar (etwa ein Satz).
2.2
Reihenschaltung
Wählen Sie zwei unterschiedliche Widerstände im Bereich 100 Ω ≤ R ≤ 5 k Ω. Messen Sie an der
Reihenschaltung bei einer festen Spannung zwischen 5V und 15V folgende Größen:
Widerstandswert R1
Spannung U1
Strom I1
Widerstandswert R2
Spannung U2
Strom I2
Widerstandswert Rges
Gesamtspannung Uges
Gesamtstrom Iges
Überprüfen Sie folgende Beziehungen durch Rechnung bzw. Vergleich:
Iges = I1 = I2
U1 + U2 = Uges
U1 / R1 = U2 / R2 = Uges / Iges
Erstellen Sie dazu eine übersichtliche Dokumentation in der Tabellenkalkulation.
2.3
Parallelschaltung
Wählen Sie zwei unterschiedliche Widerstände im Bereich 100 Ω ≤ R ≤ 5 k Ω. Messen Sie an der
Parallelschaltung bei einer festen Spannung zwischen 5V und 15V folgende Größen:
Widerstandswert R1
Spannung U1
Strom I1
Widerstandswert R2
Spannung U2
Strom I2
Widerstandswert Rges
Gesamtspannung Uges
Gesamtstrom Iges
Überprüfen Sie folgende Beziehungen durch Rechnung bzw. Vergleich:
Uges = U1 = U2
I1 + I2 = Iges
I1 * R1 = I2 * R2 = Iges / Iges
Erstellen Sie dazu eine übersichtliche Dokumentation in der Tabellenkalkulation.
messungen_mit_dem_multimeter.odt
https://ces.karlsruhe.de/culm/
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2.4
Gemischte Schaltung
Wählen Sie drei unterschiedliche Widerstände im Bereich 100 Ω ≤ R ≤ 5 k Ω. Bauen Sie die folgenden
Schaltungen auf. Messen Sie an den Schaltungen bei einer festen Spannung zwischen 5V und 15V alle
wesentlichen Größen und prüfen Sie durch Rechnung die angegebenen Formeln nach.
Erstellen Sie dazu eine übersichtliche Dokumentation in der Tabellenkalkulation.
R1
R1
R1
R1
R2
R3
R3
R2
R2
R2
R3
R3
R1R2 R3
 R1 R2 ∗R3
U2 =
R2
∗U ges
R1R2
I3 =
U ges
R3
U2 =
R2  R 3
∗U ges
R ges∗R2∗R3
I3 =
U2
R3
Schaltung 1:
R ges =
Schaltung 2:
R ges = R1
Schaltung 3:
1
1
1
1
=
 
Rges
R1 R2 R 3
I1
R2
=
I2
R1
Schaltung 4:
R ges = R1R 2R3
U1 =
messungen_mit_dem_multimeter.odt
R2 R3
R2∗R3
R1
∗U ges
R ges
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3
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Info: Messung von Spannung, Strom und Widerstand
Für die Größen Spannung U in V (Volt), den Strom I in A (Ampere) und den Widerstand R in Ω (Ohm) gilt
immer das sog. Ohmsche Gesetz.
U
R=
I
(Es ist eigentlich kein physikalisches Gesetz, sondern die Definition des Widerstandes.)
Mit einem Multimeter lassen sich diese Größen messen. Dabei ist jeweils auf die richtige Schaltung und die
entsprechende Einstellung der Messfunktion und des Messbereichs am Messgerät zu achten. Vertauscht
man beim Volt- bzw. Amperemeter die Anschlüsse, wechselt das Vorzeichen des Messwerts.
Spannungsmessung (Voltmeter)
Ein Voltmeter wird immer parallel zum Messobjekt
geschaltet, an der Schaltung selbst wird dabei nichts
verändert. Es hat einen sehr großen
Innenwiderstand (typisch 1MW bis 10GW), so dass
das Messgerät die Messung in den meisten Fällen
nicht beeinflusst.
Strommessung (Amperemeter)
Ein Amperemeter wird immer in Reihe mit dem Messobjekt
geschaltet. Durch ein Amperemeter muss der zu messende
Strom durchfließen. Dazu muss der Stromkreis an einer Stelle
geöffnet werden. Das Amperemeter überbrückt dann diese
Öffnung. Es hat einen sehr kleinen Innenwiderstand (typisch
1mW bis 10W), so dass das Messgerät die Messung an kleinen,
empfindlichen Objekten beeinflussen kann.
Widerstandsmessung (Ohmmeter)
Mit einem Ohmmeter wird der Widerstand eines von
der übrigen Schaltung getrennten Bauteils
gemessen. Das Messgerät schickt einen Strom
bestimmer Größe durch das Messobjekt und
ermittelt über die dazu notwendige Spannung den
Widerstandswert. Ein Ohmmeter muss also immer
eine Spannungsquelle besitzen und normalerweise
eine Schaltung zur Stabilisierung des Messstroms.
Es wird Spannung gemessen, aber der Messwert
wird in Ohm angezeigt.
Der Widerstand läßt sich auch durch die separate
Messung von Spannung und Strom bestimmen.
messungen_mit_dem_multimeter.odt
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